Hydraulikpumpen bringen ständig mehr Leistung. Aber nicht immer kommt die volle Menge beim Gerät an. Reinhard Timpe* hat uns elf Fragen rund um die Traktor-Hydraulik beantwortet.
Auf dem Papier werden die Hydraulikpumpen der Traktoren leistungsfähiger. Aber an den Zylindern und Hydromotoren der Anbaugeräte merkt man das nicht immer direkt. Der Ölfluss kann unterwegs an vielen Stellen einen Dämpfer bekommen. Zwar lassen sich natürlich nicht alle Verluste verhindern. Aber dazu kommen ganz banale Verlustquellen, die sich teils einfach umgehen lassen. Wir erklären, wie die aktuellen Systeme funktionieren, und wo es ggf. Probleme geben kann.
1. Welche Leistungsklassen?
Die Leistung der Pumpen richtet sich meist nach den Leistungsklassen der Traktoren. Auch wenn Sie teils größere Pumpen als Option wählen können, passt aktuell diese Einteilung meist:- 50 bis 100 PS (37 bis 74 kW): 50 bis 100 l/min
- 100 bis 200 PS (74 bis 147 kW): 100 bis 150 l/min
- 200 bis 400 PS: (147 bis 294 kW): 150 bis 200 l/min
Traktoren der ersten Klasse haben fast immer eine Open-Center-Hydraulik: Zahnradpumpen (bis zu vier Stück) fördern hier konstant die komplette Ölmenge durchs offene System.
Ein Closed-Center-System arbeitet mit einem variablen Ölstrom. Sobald Öl benötigt wird, erhöht das System die Fördermenge. Dazu „erkennt“ die Hydraulik automatisch die benötigte Menge (Load Sensing = Last fühlend bzw. LS-Hydraulik). Die einfacheren bzw. günstigen LS-Systeme arbeiten ebenfalls mit Zahnradpumpen und leiten über eine gesteuerte Druckwaage den nicht benötigten Ölstrom sofort ohne großen Gegendruck zurück in den Tank. Eleganter – und teurer – sind Anlagen mit einer Axialkolben-Verstellpumpe. Diese Pumpen passen ihr Fördervolumen gesteuert durch ein hydraulisches Meldesystem automatisch an den Bedarf an.
Der Grundaufbau ist bei den meisten Traktoren ähnlich: Tank (separat oder Getriebegehäuse), Saugfilter, Pumpe, Druckfilter, Druckbegrenzungsventil (DBV), Steuergeräte, Lenkorbitrol und Niederdruckkreis für die Getriebesteuerung (teils Rücklauföl vom Lenkorbitrol).
2. Wo geht Leistung verloren?
Die Hydraulikpumpe selbst hat meist einen Wirkungsgrad von 80 bis maximal 95 %. Der Rest geht als Wärme und Quetschverluste verloren. Eine Pumpe mit 50 l Nennleistung und 80 % Wirkungsgrad fördert also unter Umständen nur 40 l. Innerhalb des Systems sind 15 % weitere Verluste durch Rohrwiderstand, Winkel, T-Stücke, Verschraubungen und Gehäuseverengungen üblich. Durch eingebaute Drosseln können weitere 25 bis 30 % Wirkungsgradverlust dazu kommen – je nach Position und Querschnittsverengung. Unter dem Strich gehen also innerhalb des Systems im ungünstigsten Fall 30 bis über 50 % verloren – und Sie können kaum etwas beeinflussen.Eine weitere wichtige Verlustquelle sind verstopfte Filter. Sie sorgen für einen deutlich höheren Strömungswiderstand. Verstopfte Filter werden teils per Bypass aus Sicherheitsgründen umgangen, sie können einen evtl. Schaden an der Anlage dann nicht mehr verhindern. Auch deshalb sollten Sie Öl und Filter regelmäßig tauschen – selbst wenn das Öl noch „gut aussieht“. Durch internen Abrieb, Wasser und Schmutz kann es kapitale Schäden in der Anlage verursachen. Auch wenn es banal ist: Wischen Sie Stecker vor dem Kuppeln ab – so lässt sich der Schmutz am einfachsten aus der Anlage fernhalten.
Riecht das Öl verbrannt, ist es überhitzt worden. Ursachen können unter anderem verschmutzte Filter, Luft im Öl durch zu niedrigen Ölstand oder zu starker Neigung des Schleppers sein (Böschungswinkel). Durch Luft im Öl entstehen kleine Hohlräume, die schlagartig implodieren, dabei große Energie freisetzen und empfindliche Teile beschädigen (Kavitation). Auch das ständige Ansprechen des Druckbegrenzungsventils oder falsch eingebaute Drosseln führen zu Überhitzungen, Verlusten und vorzeitiger Ölalterung.
3. Welche Steuergeräte?
Die Steuergeräte unterscheiden sich nach ihrer Bedienung:- Mechanisches Steuergerät: Per Handhebel wird im Ventilblock ein Steuerschieber bewegt, durch einen eingearbeiteten Kanal fließt das Öl in die gewünschte Richtung.
- Einfache elektrische Ventile: Ein Elektromagnet bewegt den Steuerschieber. Der Ölstrom wird schwarz-weiß gesteuert (an/aus).
- Proportional-Ventile: Durch einen elektronischen Wegaufnehmer lassen sich der Steuerschieber und damit die Ölmenge feinfühlig sowie passend (proportional) zur Hebelstellung regeln.
- Ventile mit Vorsteuerkreis: Je größer die geregelte Ölmenge, desto größer werden auch die Betätigungskräfte und die Hebel bzw. Elektromagneten müssten deutlich stärker ausgelegt sein. Deshalb arbeiten viele moderne Ventile mit einem Vorsteuerkreis, was ähnlich wie bei einem elektrischen Relais funktioniert. Die Steuereinheit regelt direkt den Niederdruck-Kreis mit bis zu 30 bar. Die Niederdruckhydraulik bewegt dann den Steuerschieber der Arbeitshydraulik.
4. Volle Menge durch ein Ventil?
Die Pumpe des neuen Traktors hat reichlich Power, der Kipper ist aber nicht viel schneller oben – warum? Vor allem bei leistungsfähigen Pumpen passt die Fördermenge oft nicht durch einen einzelnen Anschluss. Denn beim Bau der Ventile müssen die Konstrukteure Kompromisse machen. Der Einbauraum ist knapp, hinten sind es bis zu sechs und vorne bis zu drei Blöcke. Andererseits – wenn das Steuergerät größer dimensioniert wäre, ließen sich kleine Mengen damit kaum noch feinfühlig regeln.Auch der Weg der Steuerschieber im Gehäuse ist begrenzt, vor allem bei doppeltwirkenden Ventilen mit mehreren Kanälen. Bei den aktuellen Traktoren sind etwa 100 l/min Standard, darüber hinaus nimmt die Dosierfähigkeit ab.
5. Kuppeln nur mir Konus?
Kegel- oder Konuskuppler sind Standard. Sie lassen sich stecken, schrauben oder gemeinsam schnellkuppeln wie beim Frontlader. Interessant ist die Bauform UDK (Unter Druck Kuppelbar). Auf dem Steckerkonus und der in der Kupplung gibt es hier zusätzliche Druckstifte, die aufeinander drücken und so für eine Vorentlastung sorgen.Wenn Ihr neuer Schlepper UDK-System hat, die Anschlüsse sich aber trotzdem schwer kuppeln lassen, liegt das meist an den alten Steckern ohne Druckstift an den Geräten. Ein neuer UDK-Stecker kostet im Handel zwischen 10 und 15 €.
Bei Steckkupplungen halten ein Ring von Kugeln und eine Schiebemuffe mit Nut den Stecker in Position. Bei Zugbelastung können die Kugeln an der Nut entlang gleiten und die Muffe so nach hinten schieben, der Stecker löst sich, ohne dass die Leitung reißt (Abreißkupplung).
So funktioniert meist auch das Abkuppeln – mit der Gefahr, dass Sie sich den Ellenbogen am Anbaugerät stoßen. Besser sind Kuppler mit Ausrückmechanismus. Hier schiebt ein Hebel die Muffe zurück, die Kugeln können nach außen ausweichen und der Stecker lässt sich ohne Widerstand aus der Kupplung ziehen.
6. Weniger Öl durch alte Kuppler?
Kupplungen verschleißen durch Späne oder Schmutz im (alten) Öl. Das wirkt wie ein Sandstrahler auf die Bauteile. Beliebt bei Steckern ist auch das Aufhauen der Spitze zur Druckentlastung. Die Spitze wird dadurch kürzer. Oder die Steckerspitze hatte unfreiwilligen Bodenkontakt.Durch Verschleiß an der Spitze werden die Kegelventile in Kupplung und Stecker nicht weit genug zurückgedrückt. Der Querschnitt ist verengt, das Öl erwärmt sich und die Dichtungen können verschmoren. Geringer Öldurchfluss liegt häufig am Steckerverschleiß.
Gleiche Wirkung: Die Kugeln bzw. die Schiebemuffe sind verschlissen und halten den Stecker nicht tief genug in der Kupplung. Ursache hierfür sind meist zu große Kräfte auf die Kupplung. Wenn z. B. alle Schläuche des Anbaugeräts zu einem Paket gebündelt sind, muss meist der oberste Anschluss die komplette Last tragen. Schlauchpakete deshalb z. B. mit einem Gummi-Expanderseil als Entlastung aufhängen oder besser die Schläuche einzeln zur Kupplung führen.
Wenn also zu wenig Öl beim Gerät ankommt, checken Sie zuerst die Kupplungen. Das ist eine der häufigsten Ursachen.
7. Künftig besser flachdichtend?
Diese Kupplungen tragen das Kürzel „FF“ und kommen aus dem Baumaschinenbereich. Auch am Frontlader werden sie bereits häufiger genutzt. Sie lassen sich einfacher reinigen, der Durchfluss ist höher, die internen Verluste sind geringer. Ein schneller Umstieg ist trotzdem fraglich. Denn die „alten“ Konusstecker sind sehr verbreitet und mit 10 bis 15 € günstiger als die FF-Stecker (18 bis 25 €; FF-Muffe: 35 bis 45 €). Hat der nächste Schlepper flachdichtende Kupplungen, müssten alle Geräte umgerüstet werden. Sie könnten sich zwar einen Adapter basteln, damit gingen aber einige Vorteile verloren. Außerdem könnte ein starrer Adapter durch seine Baulänge die Kupplungen belasten.8. Probleme mit dem Rücklauf?
Große umlaufende Ölmengen sollen nicht über das Steuergerät, sondern besser über einen drucklosen Rücklauf zurückgeführt werden. Das ist eine direkte Rückleitung in den Tank bzw. den Getriebeölhaushalt.Der Rücklauf sollte einen möglichst geringen Staudruck (Gegendruck) haben. Manche Ölmotoren (mit Leckölleitung) reagieren bereits auf Staudrücke über 5 bar empfindlich. Sollte ein Hydromotor ausfallen, lassen Sie auch den Staudruck im Rücklauf des Schleppers kontrollieren.
Winkel, zu geringe Querschnitte oder auch verstopfte Rücklauffilter können die Ursache für hohen Staudruck sein. Eventuell ist auch die Tank- bzw. Getriebeentlüftung verstopft und ein Gegendruck baut sich auf.
Schnellsenkventile (z. B. an großen Kippern, Dumpern) können den Rücklauf auch überlasten. Zum schnellen Kippen wird die Ölmenge von zwei Ventilen mit einem Y-Stück zusammengeführt. Über das Schnellsenkventil fließt beim Ablassen der Mulde das komplette Öl durch die Rücklaufleitung sehr schnell zurück in den Tank bzw. das Getriebe. Teils sind die Entlüftungen nicht dafür ausgelegt und im Getriebe baut sich hoher Druck auf. Die Dichtungen können dadurch herausgedrückt werden.
Der Rücklauf muss unterhalb des Ölpegels münden – das ist besonders bei Nachrüstlösungen nicht immer der Fall. Schießt das Öl von oben zurück in den Tank, kann das Öl schäumen, also Luft aufnehmen. Luft im Öl führt zu Kavitationsschäden.
9. Stecker für Power Beyond?
Schlepper mit LS-Hydraulik werden meist mit Power Beyond-Anschlüssen ausgestattet. Der Anschluss „P“ versorgt das angebaute Gerät mit Öl, über „T“ fließt es möglichst ohne Gegendruck zurück in den Tank. „LS“ ist die Steuerleitung zum Regeln der Pumpen-Förderleistung. Früher waren die Anschlüsse der Traktoren relativ einheitlich ausgestattet: Größe 1 für die LS-, Größe 3 oder 4 für die P- und T-Anschlüsse. Heute ist es eher uneinheitlich: Keine Norm schreibt vor, welche Kupplungsgröße bei welcher Förderleistung verwendet werden soll bzw. muss. Doch sollten die Anschlüsse die komplette Leistung des Systems verdauen können. Beim Kauf des Traktors also nicht zu klein wählen und lieber die Anbaugeräte mit Power Beyond mit passenden Steckern nachrüsten.10. Verluste im Gerät?
Auch wenn der Schlepper genug Öl abliefert, kann einiges an Leistung auch im Gerät verloren gehen. Gängige Ursache sind zu geringe Leitungsquerschnitte. Je länger die Leitung, desto größer sollte der Querschnitt sein. Möglichst wenig Strömungswiderstände in den Leitungen! Sanfte Bögen sind immer besser als Winkelverschraubungen.Bei LS-Systemen sollte der Steuerblock möglichst dicht am Schlepper sein. Probleme machen bei einigen Systemen zu lange LS-Leitungen. Dann dauert das Hochregeln der Pumpe eventuell zu lang (verzögertes Ansprechverhalten) oder der Steuerdruck kommt überhaupt nicht beim Schlepper an, die Pumpe fördert nur wenig oder gar kein Öl.
Manche Praktiker überlegen, für schnellere Aktionen der Anbaugeräte Leitungen mit größeren Querschnitten einzubauen. Doch diese teils teure Umrüstung bringt nur etwas, wenn die Leitung durchgängig bis zum Verbraucher vergrößert werden kann. Meist scheitert es aber an den geringeren Anschluss-Querschnitten direkt am Zylinder, die dann wie eine Drossel wirken.
11. Schädliche Drosseln?
Für kleine Zylinder ist die Ölmenge teils auch zu groß, ein feinfühliges Arbeiten ist kaum möglich. Deshalb lassen sich manche Ventile auch reduzieren bzw. Drosseln in die Leitung einbauen.In Open-Center-Systemen können einfache Drosseln das Öl teils stark erwärmen. Die volle Menge zirkuliert und ein großer Teil des Ölstroms muss sich durch das Druckbegrenzungsventil quetschen. Besser sind Stromregelventile, bei denen das überflüssige Öl drucklos abfließen kann.
Blenden werden teils direkt vor den Zylindern eingebaut. Das sind meist Scheiben mit einem Loch, die so den Leitungsquerschnitt verengen. Vorteil: Geringe Kosten. Aber im Schatten der Blenden bilden sich Wirbel. Das Öl erwärmt sich, Kavitation kann entstehen und die Dichtungen des Zylinders beschädigen. Besser sind spezielle Drosseln mit einer langgezogenen Querschnittsverjüngung und abgerundeten Kanten. Das verhindert Wirbel und Erwärmung. Einstellbare Drosselventile zum Einbau in die Leitungen gibt es bereits ab rund 20 €.
Guido Höner
