Wie Pumpe und Druckbegrenzung am 411 testen?

Hier werden Fragen zur Technik und zur Restauration des Unimog gestellt.

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Wie Pumpe und Druckbegrenzung am 411 testen?

Beitragvon OPTI-MOG » 19.06.2019, 15:39

Hallo Norbert, liebe Unimogfreunde,

an anderer Stelle und vom ursprünglichen Thema abweichend hattest Du von folgender Schwierigkeit mit der umfangreichen Hydraulik in Deinem 411.120 berichtet, wobei die WESTINGHOUSE 1P41 am Kompressor eingebaut ist.

… Beim abkippen von mehreren Tonnen Holz ist am Anhänger die erste Stufe des Kippzylinders ausgefahren, die zweite nur sehr bedingt, die dritte lediglich mit halber Beladung.
Natürlich könnte ein Zylinder mit mehr Durchmesser gut Abhilfe schaffen, aber ich vermute, dass der reguläre Druck von 150-160 reichen würde (den es vermutlich nicht mehr hat).


Da mutest Du dem kleinen Pümpchen im Unimog 411 allerhand zu! Denn eigentlich war es nur dazu gedacht gelegentlich die Kipppritsche zu entleeren oder Kraftheber und Schneeschild zu verstellen. Es wird zwar von einer Arbeitshydraulik gesprochen, doch es ist von der Auslegung her eher eine Stellhydraulik.

Die Kraftlosigkeit oder Leistungsschwäche, die Du feststellst, kann zwei Ursachen haben. Erstens Verschleiß in der Pumpe und zweitens eine erlahmte Feder im Druckbegrenzungsventil des Steuerblocks.

Man kann natürlich jedes der beiden Dinge nach Ausbau aus dem Unimog einzeln genau prüfen. Das ist aber sehr aufwändig und es gibt zum Glück eine einfachere Methode den Zustand der Pumpe zu beurteilen. Ein Manometer an einem Arbeitsanschluss (Schnellkupplung) angeschlossen benötigt man aber doch um mindestens einen Teil der Pumpenkennlinie aufnehmen zu können.

Also Manometer mit 160 oder 250 bar Anzeigebereich anschließen, Motor starten, mit Leerlaufdrehzahl laufen lassen, entsprechende Funktion am Hebel bis zum Anschlag betätigen, Druck ablesen, Hebel wieder loslassen.

Drehzahl jeweils leicht anheben und weitere Messungen machen. Den Druck immer nur kurzzeitig anstehen lassen um Überhitzung zu vermeiden.

Wenn der Ablesewert nicht deutlich weiter ansteigt, ist das der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils. Er soll bei etwa 150 bar liegen, jedoch nicht ganz konstant, sondern mit einem über den gesamten Drehzahlbereich um bis zu 10 bar ansteigenden Wert. Je eher dieser Beharrungszustand erreicht wird, also je geringer die Drehzahl dabei ist, desto besser.

Das Diagramm zeigt beispielhaft einen Pumpentyp in drei verschiedenen Verschleißzuständen: Gut, Verschleißgrenze erreicht und defekt. Und das jeweils für die Öffnungsdrücke 150 (soll) und 130 bar (Feder des Druckbegrenzungsventils erlahmt).

Die defekte Pumpe im Beispiel erreicht ihren Beharrungszustand, wo also das Druckbegrenzungsventil mit 130 bar Öffnungsdruck anspricht, erst bei 1900 U/min. Bis dahin fördert die Pumpe also gar kein Öl. Sondern es zirkuliert in der Pumpe durch die wegen Verschleiß vergrößerten Spalte hindurch. Dabei entstehen etwa 3 kW Verlustwärme auf kleinstem Raum. Das erklärt, warum es schon regelrecht verbrannte Wellendichtringe gegeben hat.

Bei auf 150 bar eingestelltem Öffnungsdruck spricht das Druckbegrenzungsventil erst gar nicht an und die Verlustleistung beträgt bei 2600 U/min schließlich 5 kW.

Wenn der Öffnungsdruck deutlich unter 150 bar liegen sollte, die Pumpe aber in Ordnung ist, kann dieser wieder erhöht werden, indem man schrittweise 0,5 mm Passscheiben zwischen Verschlussschraube und Feder legt. Nach jeder Erhöhung aber unbedingt bei hoher Drehzahl die Druckmessung wiederholen!
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Diagramm Pumpe p über n.jpg
Liebe Grüße

Christoph

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Re: Wie Pumpe und Druckbegrenzung am 411 testen?

Beitragvon Alteisen » 19.06.2019, 23:50

Servus Christoph!

Danke für die Beschreibung zum Test.
Verstehe ich das richtig:
wenn die Begrenzungsfeder ermüdet ist, wird allgemein weniger Druck erreicht,
jedoch erhöht er sich mit der Drehzahl doch kontinuierlich.
Falls jedoch die Pumpe nicht richtig arbeitet,
gibt es auch bei mehr Umdrehungen keinen höheren Arbeitsdruck?

Wenn du formulierst: "Da mutest Du dem kleinen Pümpchen im Unimog 411 allerhand zu!"
scheint das aus meiner Sicht nur zum Teil zutreffend.
Die Variations-Möglichkeiten meiner Anwendungen sind zwar vielfältig,
aber es ist bei weitem nicht so, dass der Einsatz übermäßig wäre.
Im Schnitt komm ich laut Betriebsstundenzähler per Jahr auf etwa 60 Stunden Motorlaufzeit.
Da ist sicherlich 2/3 nur Fahrzeit und ein weiterer Anteil mit der Zapfwelle (z.B. Windenbetrieb)
ohne Hydraulik zu gebrauchen.
Und kann man die Pumpe denn überbelasten?
soll nicht eben ein richtig justiertes Begrenzungsventil genau das verhindern?

m.f.G.
Norbert
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Re: Wie Pumpe und Druckbegrenzung am 411 testen?

Beitragvon OPTI-MOG » 20.06.2019, 10:56

Servus Norbert,

... Neueste Erwerbung ist ein kleiner Forstkran (Farma C3,8) ...


Der wäre jedenfalls zu viel für die kleine Hydraulikanlage im 411. Für ihn ist ein größerer Tank, eine größere Pumpe und ein Druck von bis zu 175 bar erforderlich. Dafür müsste eine separate, z. B. eine Zapfwellen-, Hydraulik installiert werden.

Unvorteilhaft bei der Hydraulikanlage im 411 ist generell, dass die Pumpe immer mitläuft, auch wenn sie überhaupt nicht benötigt wird, und dadurch stets verschleißt.
Die Pumpe ist eine Festspaltpumpe und reagiert deshalb besonders empfindlich auf Verschmutzung.
Durch die Schnellkupplungen kommt leicht Schmutz ins System, der nicht genügend rausgefiltert wird. Das Rücklaufsieb ist nämlich kein Filter und oft ist es sogar gerissen.
Dann werden Pumpe und Druckbegrenzungsventil übermäßig gequält. Denn der Steuerblock sperrt bei jeder Betätigung und auch wieder beim Loslassen den Förderstrom kurzzeitig ab. Pumpe und Druckbegrenzungsventil gehen also jedesmal auf Maximaldruck - hoher Verschleiß.
Der Tank ist zu klein für eine höhere Dauerleistung - Überhitzung.
Damals war man froh, dass es so eine Arbeitshilfe überhaupt gab und es war auch Stand der Technik. Nach 50 Jahren im Einsatz mit meist dürftiger Wartung und mit den heutigen Ansprüchen muss man sich also schon ein paar Gedanken machen und darf die Anlage nicht überfordern.

Verstehe ich das richtig:
1. wenn die Begrenzungsfeder ermüdet ist, wird allgemein weniger Druck erreicht,
2. jedoch erhöht er sich mit der Drehzahl doch kontinuierlich.
3. Falls jedoch die Pumpe nicht richtig arbeitet,
gibt es auch bei mehr Umdrehungen keinen höheren Arbeitsdruck?


Zu 1. ja
Zu 2. ja, geringfügig, deshalb die leichte Steigung der Kennlinie
Zu 3. Der Druck richtet sich immer nach der Last. Die Frage ist, ob die Pumpe bei dem jeweiligen Lastdruck noch fördert oder ob alles durch innere Leckage verschwindet. Wenn also bei mittlerer Pumpendrehzahl die Last stehen bleibt und die Drehzahl wird dann erhöht, steigt der Druck an und die Last bewegt sich wieder.

Wenn man die Möglichkeit hat Druck und Volumenstrom gleichzeitig zu messen - was die meisten Landmaschinen-Werkstätten können - kann man bei konstanter Drehzahl bei steigendem Lastdruck einen sinkenden Förderstrom feststellen. Das ist die eigentliche Methode für die Pumpenkennlinie. Idealerweise ist sie eine ganz leicht nach rechts abfallende Horizontale, die auch bis zum maximal zulässigen Druck nicht nach unten abknickt. Bei der vorliegenden Festspaltpumpe mit ihrem bauartbedingt schlechten volumetrischen Wirkungsgrad ist die Kennlinie selbst bei einer neuwertigen Pumpe aber schon ein Flitzebogen.
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Diagramm Pumpe Q über p.jpg
Liebe Grüße

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Re: Wie Pumpe und Druckbegrenzung am 411 testen?

Beitragvon Alteisen » 21.06.2019, 22:39

Servus Christoph!

Alle deine Argumente sind berechtigt und müssen gut durchdacht werden.

Gruß
Norbert
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Re: Wie Pumpe und Druckbegrenzung am 411 testen?

Beitragvon OPTI-MOG » 23.06.2019, 16:11

Hallo Norbert,

ja, besser ist das.

Hier noch der Schaltplan zum Test. Wie gesagt, es kann nichts passieren, wenn nur die Tests kurzzeitig innerhalb weniger Sekunden ausgeführt werden.

1 ist der Kombipresser, 2 der Ventilsteuerblock. Der Test kann an jedem der 4 Arbeitsanschlüsse gemacht werden, es muss nur die entsprechende Betätigung erfolgen. Hier A = rechts ziehen. (Der Schaltplan ist die Ansicht von vorne in den Motorraum.)
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Schaltplan Pumpe p über n.jpg
Liebe Grüße

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