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Technischer Ratgeber · Methode und Praxistipps

Hydraulischer Druck, Volumenstrom und Leistung: Was ist der Unterschied?

Der Druck ermöglicht die Erzeugung einer Kraft, der Volumenstrom bestimmt die Geschwindigkeit eines Aktors und die Leistung verbindet Druck und Volumenstrom.

Geprüft am

PumpeSteuerungAktorQΔpPₕ = Δp · Q
Die Pumpe liefert einen Volumenstrom. Druck entsteht, wenn der Kreislauf der Bewegung einen Widerstand entgegensetzt.

Druck erzeugt nicht unmittelbar Geschwindigkeit

F = p · A

Druck entsteht, wenn das Fluid auf einen Widerstand trifft. Für eine gegebene Fläche bestimmt er die theoretisch verfügbare Kraft.

Bei geringer Last kann in einem Kreislauf bereits ein Volumenstrom vorhanden sein, während der Druck niedrig bleibt.

Der Volumenstrom bestimmt die Geschwindigkeit

Q = v · A

Der Volumenstrom beschreibt das pro Zeiteinheit bewegte Fluidvolumen. Bei einem Zylinder entspricht die Geschwindigkeit dem Volumenstrom geteilt durch die wirksame Fläche.

Eine Verdopplung des Volumenstroms verdoppelt die Geschwindigkeit näherungsweise, sofern die Fläche unverändert bleibt.

Die Leistung verbindet Druck und Volumenstrom

Pₕ = Δp · Q

Eine Anlage kann mit hohem Druck und geringem Volumenstrom oder mit niedrigem Druck und hohem Volumenstrom arbeiten. Die hydraulische Leistung berücksichtigt beide Größen.

Die aufgenommene elektrische Motorleistung liegt wegen der Wirkungsgrade von Pumpe, Ventilen und Aktor über der nutzbaren hydraulischen Leistung.

Praktische Einheiten und Schnellformel

In einer kohärenten Berechnung wird der Druck in Pa und der Volumenstrom in m³/s eingesetzt. In der Werkstatt sind bar und L/min häufig praktischer.

  • 1 bar = 100 000 Pa.
  • 1 L/min = 1/60 000 m³/s.
  • Pₕ(kW) = p(bar)·Q(L/min)/600.
  • Mit dem Gesamtwirkungsgrad η gilt: Pnutz = η·Pein.

Zahlenbeispiel

Durchgerechnetes Beispiel: 100 bar und 20 L/min

Eine Pumpe liefert 20 L/min bei einer nutzbaren Druckdifferenz von 100 bar.

  1. Die praktische Formel Pₕ = p·Q/600 verwenden.
  2. Pₕ = 100 × 20 / 600.
  3. Pₕ = 3,33 kW hydraulische Leistung.
  4. Bei einem Gesamtwirkungsgrad von 80 % beträgt die nutzbare Leistung ungefähr 2,67 kW.
  5. Der Antriebsmotor muss oberhalb der aufgenommenen Leistung und nicht nur anhand der Nutzleistung dimensioniert werden.

Ergebnis: Der Kreislauf überträgt vor den Verlusten 3,33 kW hydraulische Leistung. Ein Teil dieser Leistung wird in Wärme umgewandelt.

Das Beispiel basiert auf der Energiebeziehung Δp·Q und den SI-Konventionen. Genaue Quelle öffnen ↗

Zur Prüfung und Vertiefung

Direkte Quellen

Jeder Link führt zur konkret verwendeten Kurs-, Norm- oder Veröffentlichungsseite und nicht nur zu einer allgemeinen Startseite.

  1. ISO 4413:2010 — Fluidtechnik — HydraulikInternationale Organisation für NormungAllgemeine Anforderungen an Auslegung, Sicherheit, Wirkungsgrad und Instandhaltung.
  2. Das Internationale Einheitensystem, 9. AuflageInternationales Büro für Maß und Gewicht (BIPM)Offizielle Referenz für kohärente Einheiten, Symbole und Umrechnungen.
  3. NIST Special Publication 811 — Leitfaden zum SINational Institute of Standards and TechnologyPraktische Regeln zur korrekten Schreibweise und Umrechnung physikalischer Größen.