Diagnoseleitfaden: Beseitigung von Fehlausrichtung und Kriechen von Hydraulikzylindern

1. Problembeschreibung und Anwendungsbereich

Dieser Diagnoseleitfaden dient zur Identifizierung und Fehlerbehebung von Abweichungen und Kriechen von Hydraulikzylindern in Industriesystemen. Unter Verschiebung versteht man eine unerwünschte Bewegung des Zylinders, wenn er sich in einer festen Position befindet oder unter Last steht, während Kriechen eine langsame, ungleichmäßige Bewegung ist. Beide Phänomene deuten auf interne Lecks im Hydrauliksystem hin, die zu Effizienzverlusten, ungenauer Positionierung und potenziellen Sicherheitsrisiken führen.

Das Problem betrifft eine Vielzahl von Industrieanlagen, darunter Pressen, Hebezeuge, Werkzeugmaschinen, Manipulatoren, Baumaschinen und andere Systeme, die Hydraulikzylinder für lineare Bewegungen verwenden.

Einstufung des Schweregrads:

• Kritisch: Unkontrollierte Verschiebung beim Halten der Last, die eine unmittelbare Gefahr für den Bediener oder eine Beschädigung der Ausrüstung darstellt.
• Bedeutsam: Ständige Verschiebung führt zu ungenauer Positionierung, verringerter Produktivität oder verschlechterter Produktqualität.
• Unwesentlich: Ein langsames Kriechen, das die Leistung nicht wesentlich beeinträchtigt, aber ein frühes Anzeichen einer möglichen Fehlfunktion ist.

2. Vorsichtsmaßnahmen

ACHTUNG: Die folgenden Sicherheitsvorkehrungen MÜSSEN beachtet werden, bevor mit Diagnose- oder Reparaturarbeiten an Hydrauliksystemen begonnen wird.
LOCKOUT/TAGOUT (LOTO): Führen Sie das Stromsperr-/Tagout-Verfahren immer in Übereinstimmung mit den unternehmensinternen Standards und den Anforderungen der Normen DSTU EN 1037:2018 und ISO 14118:2017 durch, um einen unerwarteten Start oder eine unerwartete Stromversorgung zu verhindern.
ENERGIE ERWARTET: Hydrauliksysteme speichern erhebliche Energiemengen unter Druck. Stellen Sie sicher, dass Sie den Druck aus dem gesamten System abbauen, bevor Sie Komponenten demontieren. Verwenden Sie geeignete Manometer, um sicherzustellen, dass kein Druck vorhanden ist.
PERSÖNLICHE SCHUTZAUSRÜSTUNG (PSA): Tragen Sie immer eine Schutzbrille (DSTU EN 166:2017), hydraulikflüssigkeitsbeständige Handschuhe, Schutzkleidung und Sicherheitsschuhe. Unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit kann zu schweren Verletzungen oder Gewebeeinrissen führen.
HEISSE OBERFLÄCHEN UND FLÜSSIGKEITEN: Hydraulikflüssigkeit kann heiß sein. Lassen Sie das System vor dem Betrieb abkühlen.
ARBEIT IN DER HÖHE: Verwenden Sie beim Arbeiten mit angehobenen Lasten geeignete Stützvorrichtungen und befolgen Sie die Sicherheitsregeln für das Arbeiten in der Höhe.

3. Notwendige Diagnosetools

4. Checkliste für die Erstbewertung

Führen Sie vor Beginn einer detaillierten Diagnose eine Sichtprüfung durch und sammeln Sie Informationen über den Verlauf der Störung. Dies wird dazu beitragen, die möglichen Ursachen einzugrenzen.

5. Systematischer Diagnosealgorithmus

1. Wird eine Verschiebung oder ein Kriechen des Hydraulikzylinders beobachtet?
   • JA: Fahren Sie mit Schritt 2 fort.
   • NEIN: Das Problem hat nichts mit Verschiebung/Kriechen zu tun. Dieses Handbuch gilt nicht.
2. Stellen Sie den Zylinder in einer festen Position unter der Last auf (wenn möglich und sicher).
   • WICHTIG: Stellen Sie vor der Durchführung dieses Schritts sicher, dass die Last mechanisch sicher verriegelt ist, um einen unkontrollierten Sturz zu verhindern.
   • Messen Sie die Verschiebung/Kriechgeschwindigkeit (mm/min) und den Druck in beiden Zylinderkammern (bar).
   • Ergebnis: Dokumentieren Sie die Kennzahlen.
3. Auf äußere Lecks prüfen:
   • Führen Sie eine gründliche Sichtprüfung des Zylinders, der Schläuche, der Rohrleitungen und aller Verbindungen auf sichtbare Hydraulikflüssigkeitslecks durch.
   • Wenn externe Lecks festgestellt werden:
     1. Bestimmen Sie den Ort des Lecks (Armatur, Schlauch, Schaftdichtung).
     2. Wahrscheinliche Ursache: Beschädigte Dichtungen, lose Verbindungen, Risse in Komponenten.
     3. Maßnahmen: Beschädigte Komponenten austauschen, Verbindungen mit entsprechendem Drehmoment festziehen (siehe Herstellerangaben). Gehen Sie zu Schritt 9.
   • Wenn KEINE externen Lecks festgestellt werden: Fahren Sie mit Schritt 4 fort (wahrscheinlich ein internes Leck).
4. Diagnose interner Leckagen durch Zylinderkolbendichtungen:
   • WICHTIG: Stellen Sie vor dem Trennen der Leitungen sicher, dass im System kein Druck herrscht.
   • Trennen Sie die Versorgungsleitungen von beiden Zylinderkammern.
   • Schalten Sie eine der Zylinderleitungen stumm.
   • Beaufschlagen Sie den offenen Zylinderraum mit Betriebsdruck (z. B. 50 % des maximalen Betriebsdrucks der Anlage).
   • Sammeln Sie die Flüssigkeit, die aus der blockierten Leitung (gegenüberliegende Kammer) fließt, über einen bestimmten Zeitraum (z. B. 1 Minute) auf.
   • Wenn die Leckagemenge die zulässigen Werte überschreitet (siehe Abschnitt 6):
     1. Wahrscheinliche Ursache: Verschlissene oder beschädigte Zylinderkolbendichtungen.
     2. Maßnahmen: Ersetzen Sie den Kolbendichtungssatz. Gehen Sie zu Schritt 9.
   • Wenn das Leckagevolumen innerhalb der normalen Grenzen liegt: Fahren Sie mit Schritt 5 fort.
5. Diagnose des Ausgleichsventils:
   • Wenn der Zylinder vom Ausgleichsventil gehalten wird:
   • WICHTIG: Diese Inspektion erfordert möglicherweise eine teilweise Demontage oder einen Bypass des Ventils, was von qualifiziertem Personal durchgeführt werden muss.
   • Überprüfen Sie die Einstellung des Ventilöffnungsdrucks. Er sollte 1,3- bis 1,5-mal höher sein als der maximale Druck, der durch die Last erzeugt wird.
   • Messen Sie den auf das Ventil ausgeübten Steuerdruck.
   • Wenn das Ventil den Druck nicht hält oder eine übermäßige interne Leckage aufweist (kann mit einem Durchflussmesser an der Ventilablaufleitung überprüft werden):
     1. Wahrscheinliche Ursache: Interne Leckage des Ausgleichsventils, Verschmutzung, verschlissener Schieber oder Sitz.
     2. Maßnahmen: Reparieren oder ersetzen Sie das Ausgleichsventil. Gehen Sie zu Schritt 9.
   • Wenn das Ausgleichsventil ordnungsgemäß funktioniert: Fahren Sie mit Schritt 6 fort.
6. Diagnose von Rückschlagventilen (Check Valves) / Sperrventilen (Lock Valves):
   • Wenn das System separate Rückschlagventile oder Sperrventile zum Halten des Zylinders verwendet:
   • Überprüfen Sie, ob Schmutz oder Beschädigungen vorhanden sind, die das vollständige Schließen des Ventils verhindern.
   • Wenn das Ventil nicht vollständig schließt oder undicht ist:
     1. Wahrscheinliche Ursache: Verschmutzung, Sitz- oder Kugel-/Spulenverschleiß.
     2. Maßnahmen: Reinigen oder ersetzen Sie das defekte Ventil. Gehen Sie zu Schritt 9.
   • Wenn die Ventile ordnungsgemäß funktionieren: Fahren Sie mit Schritt 7 fort.
7. Pilotdruckdiagnose (für pilotgesteuerte Ventile):
   • Messen Sie den tatsächlichen Pilotdruck, der am Ventil anliegt (z. B. Verteiler, Ausgleichsventil).
   • Wenn der Steuerdruck niedrig oder instabil ist:
     1. Wahrscheinliche Ursache: Interne Undichtigkeiten in der Steuerdruckleitung, Fehlfunktion des Steuerdruckreduzierventils, Verschmutzung.
     2. Maßnahmen: Lecks in der Steuerdruckleitung reparieren, Überdruckventil reparieren oder ersetzen. Gehen Sie zu Schritt 9.
   • Wenn der Steuerdruck normal ist: Fahren Sie mit Schritt 8 fort.
8. Diagnose des Wegeventils:
   • Wenn alle vorherigen Prüfungen keine Fehlfunktion ergaben:
   • Verschließen Sie die Zylinderanschlüsse, die mit dem Verteiler verbunden sind (lassen Sie den Verteiler unter Druck).
   • Bewegt sich der Zylinder nicht mehr, liegt das Problem am Verteiler.
   • Wahrscheinliche Ursache: Abgenutzte oder beschädigte Verteilerspule, was zu internen Lecks zwischen den Anschlüssen führt.
   • Maßnahmen: Reparieren oder ersetzen Sie den Führungsverteiler. Gehen Sie zu Schritt 9.
9. Überprüfung und Abschluss:
   • Nach der Reparatur das System wiederherstellen und den Flüssigkeitsstand prüfen.
   • Starten Sie das System und prüfen Sie es auf Verschiebung/Kriechen unter Arbeitslast.
   • Notieren Sie die durchgeführten Arbeiten im Wartungsprotokoll.

6. Störungsursachenmatrix

7. Analyse der Grundursachen jeder Fehlfunktion

Interne Leckage durch die Kolbendichtungen des Zylinders

Warum das passiert: Kolbendichtungen (Manschetten) verschleißen mit der Zeit aufgrund von Reibung an der Innenfläche der Zylinderlaufbuchse, Temperatureinflüssen und chemischer Zersetzung der Hydraulikflüssigkeit. Abrasive Partikel in der Flüssigkeit (Schmutz, Metallspäne) können den Verschleiß beschleunigen. Auch ein für die Anwendung ungeeigneter Dichtungstyp (Temperatur, Druck, Geschwindigkeit) oder unsachgemäßer Einbau sind Ursachen.

SO bestätigen Sie: Testen Sie die Kolbendichtungen auf interne Undichtigkeiten (Abschnitt 5, Schritt 4). Zerlegen Sie den Zylinder und prüfen Sie die Dichtungen visuell auf Risse, Risse, Verhärtung oder übermäßigen Verschleiß. Messung der Restdicke von Dichtungen.

WELCHER Schaden wird verursacht durch: Ständiger Positionsverlust, übermäßiger Einsatz von Pumpenenergie zur Aufrechterhaltung der Position, Anstieg der Flüssigkeitstemperatur aufgrund von Leckagen, beschleunigter Verschleiß der Pumpe und anderer Komponenten aufgrund der Zirkulation kontaminierter Flüssigkeit (wenn die Dichtung ausfällt). Kann bei der Arbeit mit Ladung zu Notsituationen führen.

Interne Leckage des Führungsverteilers

Warum das passiert: Verschleiß an der Spule und/oder am Verteilergehäuse, was zu größeren Abständen zwischen den beweglichen Teilen führt. Dadurch kann Flüssigkeit zwischen den Betriebsanschlüssen fließen, wenn sich der Verteiler in der neutralen oder verriegelten Position befindet. Eine Verunreinigung der Flüssigkeit kann zu abrasivem Verschleiß oder einem Verklemmen der Spule in der falschen Position führen.

SO BESTÄTIGEN SIE: Testen Sie mit Zylinderöffnungsausblendung (Abschnitt 5, Schritt 8). Demontage des Verteilers und Sichtprüfung der Spule und des Gehäuses auf Kratzer, Abrieb, Erosion. Überprüfung der Elastizität der Spulenrückholfedern.

WELCHER Schaden wird verursacht durch: Unkontrollierte Bewegung des Aktuators, Überhitzung des Systems aufgrund ständiger Leckage unter Druck, Verlust der Positionierungsgenauigkeit. Kann zu Produktionsausfällen und Produktschäden führen.

Fehlfunktion des Ausgleichsventils (Gegenausgleichsventil).

Warum das passiert: Interne Leckage aufgrund verschlissener Sitze, Spule oder Verschmutzung, die das vollständige Schließen des Ventils verhindert. Falsche Öffnungsdruckeinstellung (zu niedrig) oder Federschaden. Auch fehlender oder unzureichender Steuerdruck kann zu Fehlfunktionen führen.

SO bestätigen Sie: Überprüfen Sie die Einstellungen für Öffnungsdruck und Steuerdruck (Abschnitt 5, Schritt 5). Dichtheitsprüfung des Druckventil-Ablassanschlusses. Sichtprüfung nach der Demontage auf Verschmutzung oder Beschädigung interner Komponenten.

WELCHER Schaden wird verursacht durch: Unkontrolliertes Herabfallen der Ladung (insbesondere beim Arbeiten mit Hebemechanismen), was ein kritisches Sicherheitsrisiko darstellt. Kann zu schweren Verletzungen des Personals und zur Zerstörung der Ausrüstung führen.

Luft im Hydrauliksystem

Warum das passiert: Unzureichender Flüssigkeitsstand im Tank, Undichtigkeit in der Saugleitung der Pumpe, Versagen der Pumpendichtungen, falscher Füllvorgang oder Pumpen des Systems nach der Reparatur. Luft bildet Blasen, die sich unter Druck zusammendrücken und so eine ungleichmäßige Bewegung verursachen.

SO bestätigen Sie: Sichtprüfung der Hydraulikflüssigkeit im Tank (Vorhandensein von Schaum, Blasen). Abhören der Pumpe (charakteristisches Kavitationsgeräusch). Pumpen des Systems.

WELCHER Schaden wird verursacht durch: Pumpenkavitation (beschleunigter Verschleiß), ungleichmäßige Bewegung des Zylinders (Kriechen), Verringerung der Systemeffizienz, erhöhte Geräusche und Vibrationen, Verschlechterung der Produktqualität aufgrund ungenauer Positionierung.

Verschmutzung von Hydraulikflüssigkeit und Ventilen

Warum das passiert: Ineffiziente Filterung, Flüssigkeitsverunreinigung beim Nachfüllen oder bei Reparaturen, Eindringen von Fremdpartikeln durch undichte Dichtungen, Verschleiß interner Systemkomponenten. Schmutzpartikel können sich in kleinen Ventilspalten festsetzen und so ein vollständiges Schließen verhindern oder abrasiven Verschleiß verursachen.

SO bestätigen Sie: Laboranalyse einer Hydraulikflüssigkeitsprobe auf Einhaltung der Reinheitsklasse (DSTU ISO 4406:2017). Demontage des Ventils und Sichtprüfung auf Ablagerungen oder festsitzende Partikel.

WELCHER Schaden wird verursacht durch: Verschleiß von Dichtungen und Komponenten, Ventilblockierung, Pumpenfehlfunktionen, verringerte Systemeffizienz, Flüssigkeitsüberhitzung. Dies ist einer der häufigsten Gründe für den Ausfall hydraulischer Systeme.

8. Schritt-für-Schritt-Verfahren zur Fehlerbehebung

8.1. Austausch der Kolbendichtungen von Hydraulikzylindern

1. Sicherheit: Führen Sie das LOCKOUT/TAGOUT-Verfahren (LOTO) durch und machen Sie das System drucklos. ACHTUNG: Sorgen Sie für eine mechanische Unterstützung aller angehobenen Lasten.
2. Demontage: Hydraulikleitungen vom Zylinder trennen. Nehmen Sie den Zylinder aus dem Gerät.
3. Demontage: Befestigen Sie den Zylinder in einem Schraubstock (am Körper, nicht an der Stange). Schrauben Sie die Zylinderabdeckung (Stangenseite) und die hintere Abdeckung ab. Entfernen Sie vorsichtig den Kolben mit der Stange.
4. Inspektion: Überprüfen Sie die Zylinderstange und die Innenfläche der Hülse sorgfältig auf Kratzer, Grate und Korrosion. Die minimal zulässige Tiefe von Kratzern auf der Stange beträgt 0,05 mm. Wenn der Schaden erheblich ist, muss der Zylinder möglicherweise repariert oder ersetzt werden.
5. Alte Dichtungen entfernen: Entfernen Sie vorsichtig die alten Kolbendichtungen, Stützringe und Führungsbänder vom Kolben.
6. Reinigung: Reinigen Sie alle Zylinderkomponenten (Kolben, Stange, Hülse, Kappen) gründlich von Flüssigkeitsrückständen und Schmutz. Verwenden Sie empfohlene Reinigungsmittel, die mit Hydrauliksystemen kompatibel sind.
7. Einbau neuer Dichtungen:
   • Verwenden Sie nur Original- oder hochwertige Analogdichtungen, die den Herstellerangaben entsprechen (z. B. ISO 5597, EN 813).
   • Neue Dichtungen vor dem Einbau mit sauberer Hydraulikflüssigkeit schmieren.
   • Installieren Sie die Dichtung vorsichtig mit speziellen Montagewerkzeugen, um Beschädigungen zu vermeiden. Stellen Sie sicher, dass die Dichtungen richtig ausgerichtet sind.
8. Montage: Montieren Sie den Zylinder in umgekehrter Reihenfolge. Ziehen Sie die Schraubverbindungen mit dem empfohlenen Drehmoment an (siehe Handbuch des Zylinderherstellers).
9. Installation: Installieren Sie den Zylinder und schließen Sie die Hydraulikleitungen an.
10. Entlüften: Starten Sie das System und entlüften Sie den Zylinder gründlich, indem Sie mehrere volle Hübe ohne Last durchführen, um die Luft zu entfernen.
11. Überprüfung: Prüfen Sie, ob es unter Arbeitslast zu Verschiebungen/Kriechen kommt. Auf äußere Lecks prüfen.

8.2. Reparatur/Austausch des Ausgleichsventils

1. Sicherheit: Führen Sie das LOCKOUT/TAGOUT-Verfahren (LOTO) durch und machen Sie das System drucklos.
2. Demontage: Trennen Sie die Hydraulikleitungen vom Ventil und entfernen Sie es.
3. Demontage und Reinigung: Zerlegen Sie das Ventil vorsichtig. Reinigen Sie alle Komponenten (Körper, Spule, Federn, Sättel) gründlich von Schmutz und Ablagerungen.
4. Inspektion: Überprüfen Sie die Spule und die Sättel auf Verschleiß, Kratzer oder Korrosion. Überprüfen Sie die Federn auf Verformung. Wenn die Komponenten stark abgenutzt oder beschädigt sind, tauschen Sie das gesamte Ventil aus oder verwenden Sie ein Reparaturset des Herstellers.
5. Zusammenbau: Bauen Sie das Ventil mit neuen Dichtungen (O-Ringe, Stützringe) wieder zusammen. Ziehen Sie alle Schraubverbindungen gemäß den Empfehlungen des Herstellers fest.
6. Installation: Installieren Sie das Ventil und schließen Sie die Hydraulikleitungen an.
7. Einstellung:
   • Stellen Sie den Ventilöffnungsdruck (falls einstellbar) auf das 1,3- bis 1,5-fache des maximalen Lastdrucks ein.
   • Messen Sie den Druck mit einem kalibrierten Manometer.
8. Überprüfung: Führen Sie eine Funktionsprüfung des Ventils unter Arbeitslast durch und stellen Sie sicher, dass sich der Zylinder nicht verschiebt.

8.3. Luft aus dem Hydrauliksystem entfernen

1. Sicherheit: Stellen Sie vor dem Start sicher, dass alle beweglichen Teile verriegelt sind.
2. Überprüfung des Flüssigkeitsstands: Stellen Sie sicher, dass der Hydraulikflüssigkeitsstand im Tank die MAX-Markierung erreicht.
3. Zylinder entlüften:
   • Starten Sie die Pumpe und setzen Sie das System unter Druck.
   • Bewegen Sie den Zylinder mehrmals langsam und ohne Last von einer Endposition in die andere, wobei die Entlüftungsöffnungen geöffnet (falls vorhanden) oder gelöst (sehr vorsichtig) sein müssen.
   • Achten Sie darauf, dass Luft aus dem System austritt (Blasen im Tank).
4. Andere Komponenten entlüften: Wenn andere Komponenten vorhanden sind (z. B. Ventile mit Entlüftungsöffnungen), befolgen Sie die gleichen Schritte.
5. Kontrolle: Überprüfen Sie nach dem Pumpen, ob sich im Tank Blasen befinden und ob der Zylinder stabil funktioniert.

9. Vorsichtsmaßnahmen

10. Ersatzteile und Komponenten

Um einen störungsfreien Betrieb der Geräte zu gewährleisten, empfiehlt UNITEC-D, nur hochwertige Ersatzteile zu verwenden, die internationalen Standards (ISO, EN) entsprechen und über CE-, UkrSEPRO-Zertifikate verfügen.

Suchen Sie nach diesen und anderen Komponenten in unserem E-Katalog: www.unitecd.com/e-catalog/

11. Links

• DSTU EN 1037:2018. Maschinensicherheit. Verhinderung unerwarteter Startvorgänge.
• ISO 14118:2017. Sicherheit von Maschinen – Verhinderung eines unerwarteten Anlaufs.
• DSTU EN 166:2017. Mittel zum individuellen Augenschutz. Anforderungen
• DSTU ISO 4406:2017. Hydraulische Antriebe. Flüssigkeiten Eine Methode zur Kodierung des Verschmutzungsgrades durch feste Partikel.
• ISO 4006:1991. Messung des Flüssigkeitsdurchflusses in geschlossenen Leitungen.
• ISO 6789-1:2017. Montagewerkzeuge für Schrauben und Muttern – Handdrehmomentwerkzeuge.
• DSTU ISO 13385-1:2019. Geometrische Eigenschaften von Produkten (GPS). Geräte zur Messung linearer Abmessungen. Teil 1. Messschieber.
• ISO 5597. Hydraulikflüssigkeitstechnik – Zylinder – Abmessungen von Stangen- und Kolbendichtungen.
• EN 813. Persönliche Absturzschutzausrüstung – Sitzgurte.
• Betriebs- und Wartungshandbücher von Herstellern hydraulischer Geräte (OEM).
• Zugehörige UNITEC-Hydraulik-Servicehandbücher.