Warum die Traktorhydraulik allein nicht ausreicht

Die meisten modernen Traktoren sind mit einem integrierten Hydrauliksystem ausgestattet – einer vom Motor über das Getriebe angetriebenen Pumpe, die externe Anschlüsse am Heck oder in der Mitte versorgt. Diese Systeme liefern typischerweise 30 bis 80 Liter pro Minute bei einem Betriebsdruck von 170 bis 210 bar. Das reicht aus, um eine Dreipunktaufhängung anzuheben, einen Frontlader anzutreiben oder zwei doppeltwirkende Zylinder an einem Bodenbearbeitungsgerät zu betätigen. Sobald ein Anbaugerät jedoch einen kontinuierlich hohen Hydraulikdurchsatz benötigt – beispielsweise Holzspalter mit über 100 l/min, große Getreidesauger, Baumscheren, mobile Betonpumpen oder Hochleistungsspritzen –, stößt das integrierte Hydrauliksystem an seine Grenzen.

Die grundlegende Einschränkung ist die Fördermenge. Die vom Traktormotor angetriebene Pumpe ist für intermittierenden Betrieb ausgelegt und versorgt mehrere Kreisläufe. Wird die gesamte verfügbare Fördermenge einem einzelnen Anbaugerät zugeführt, werden die Lenk-, Brems- und Getriebeschmierkreisläufe, die auf dieselbe Pumpe angewiesen sind, nicht ausreichend mit Fördermittel versorgt. Die Folge ist bestenfalls ein träges Lenkverhalten, schlimmstenfalls aber ein sicherheitskritischer Ausfall der hydraulischen Bremsunterstützung bei Traktoren mit hydrostatischen Bremskreisläufen.

Ein hydraulisches Nebenabtriebsgetriebe löst dieses Problem durch einen vollständig unabhängigen Hydraulikkreislauf. Die Nebenabtriebswelle treibt einen Übersetzungsgetriebe Diese Pumpe treibt eine separate Hydraulikpumpe mit der korrekten Eingangsdrehzahl an. Sie verfügt über einen eigenen Behälter, einen eigenen Filter, ein eigenes Druckbegrenzungsventil und eigene Schläuche zum Anbaugerät. Das bordeigene Hydrauliksystem des Traktors bleibt unberührt – Lenkung, Bremsen, Anhängevorrichtung und Frontlader funktionieren weiterhin wie gewohnt.

Funktionsweise eines Drehzahlübersetzers für Hydraulikpumpen

Ein Drehzahlübersetzer ist das mechanische Gegenstück eines Getriebes. Während ein Getriebe eine hohe Drehzahl und ein niedriges Drehmoment in eine niedrige Drehzahl und ein hohes Drehmoment umwandelt, bewirkt ein Drehzahlübersetzer das Gegenteil: Er nimmt die relativ langsame Drehzahl der Zapfwelle auf – 540 U/min bei Traktoren der Kategorien I und II bzw. 1.000 U/min bei Maschinen der Kategorie III und größer – und multipliziert sie mit der Drehzahl von 1.500 bis 3.000 U/min, die Zahnrad- und Kolbenhydraulikpumpen für einen effizienten Betrieb benötigen.

Das Getriebe eines Zapfwellen-Übersetzungsgetriebes ist typischerweise in drei Ausführungen ausgeführt. Die einfachste besteht aus einer einstufigen Stirnradanordnung mit einem kleinen Antriebsrad auf der Zapfwellen-Eingangswelle, das mit einem größeren Abtriebsrad auf einer Vorgelegewelle kämmt. Ein zweites kleines Rad auf dieser Vorgelegewelle treibt den Abtrieb an. Diese zweistufige Stirnradanordnung ermöglicht Übersetzungsverhältnisse von 1:2 bis 1:4 in kompakter Bauweise, erzeugt jedoch mehr Geräusche und Vibrationen als Schrägverzahnungen, da die Stirnradzähne gleichzeitig über ihre gesamte Zahnbreite ein- und ausrücken.

Schrägverzahnte Getriebeübersetzungen nutzen Zähne, die schräg zur Zahnachse verlaufen. Dadurch erfolgt der Eingriff progressiv über die Zahnbreite und nicht schlagartig. Dies sorgt für eine gleichmäßigere Drehmomentübertragung, geringere Geräuschentwicklung und längere Lebensdauer der Zähne im Dauerbetrieb von Pumpenantrieben. Der durch die Schrägverzahnung entstehende Axialschub wird durch Kegelrollenlager an beiden Enden der Abtriebswelle aufgenommen – ein wichtiges Detail bei der Lagerauswahl, das hochwertige Getriebeübersetzungen von Billigimporten mit Rillenkugellagern unterscheidet, die unter axialer Belastung vorzeitig ausfallen.

Die dritte Bauform ist das Planetengetriebe. Ein Planetengetriebe sperrt das Hohlrad, treibt den Planetenträger von der Zapfwelle an und nimmt die hohe Drehzahl vom Sonnenrad auf. Planetengetriebe erreichen hohe Übersetzungsverhältnisse – bis zu 1:6 – bei sehr kurzer Baulänge und eignen sich daher für Installationen mit begrenztem Platz zwischen Zapfwellenstutzen und Pumpe. Sie verteilen die Last auf mehrere Planetenräder (typischerweise drei oder vier), wodurch die Belastung einzelner Zähne reduziert und das Dauerdrehmoment des Getriebes im Verhältnis zu seiner Baugröße erhöht wird.

Berechnungen zum Pumpenantriebsverhältnis

Die Wahl des richtigen Übersetzungsverhältnisses erfordert die Abstimmung dreier Variablen: die Zapfwellendrehzahl des Traktors, die Nenndrehzahl der Hydraulikpumpe und die Fördermenge und der Druck des Anbaugeräts. Eine falsche Wahl führt entweder zu einer unzureichenden Leistung des Hydraulikkreislaufs (zu niedriges Übersetzungsverhältnis, Pumpe dreht zu langsam, um die Nennfördermenge zu erreichen) oder zu einem katastrophalen Pumpenausfall (zu hohes Übersetzungsverhältnis, Überdrehzahl und Kavitation der Pumpe).

Beginnen Sie mit der Fördermenge der Pumpe, angegeben in Kubikzentimetern pro Umdrehung (cm³/U). Multiplizieren Sie die Fördermenge mit der angestrebten Drehzahl der Abtriebswelle und teilen Sie das Ergebnis durch 1000, um die theoretische Fördermenge in Litern pro Minute zu erhalten. Wenden Sie anschließend einen volumetrischen Wirkungsgrad an – typischerweise 0,90 bis 0,95 für neue Zahnradpumpen, 0,92 bis 0,97 für Kolbenpumpen –, um die tatsächliche Fördermenge zu berechnen. Wenn diese tatsächliche Fördermenge die Anforderungen des Anbaugeräts erfüllt oder leicht übertrifft, ist das Übersetzungsverhältnis korrekt.

Der Leistungsbedarf ist ebenso entscheidend. Die hydraulische Leistung in Kilowatt (kW) entspricht dem Produkt aus Fördermenge (l/min) und Druck (bar), dividiert durch 600. Ein System, das 80 l/min bei 200 bar liefert, benötigt 26,7 kW Eingangsleistung. Da das Zapfwellengetriebe eigene mechanische Verluste aufweist – typischerweise 31 bis 61 TPS bei einem Schrägverzahnungsgetriebe, 51 bis 101 TPS bei einem Planetengetriebe –, steigt der tatsächliche Leistungsbedarf der Zapfwelle in diesem Beispiel auf etwa 28 bis 30 kW. Der Traktor muss bei der geregelten Motordrehzahl mindestens diese Zapfwellenleistung bereitstellen, mit einer Sicherheitsreserve von 101 bis 151 TPS für kurzzeitige Laständerungen.

Ein häufiger Fehler in der Praxis ist die Kombination einer 540-U/min-Zapfwelle mit einem Übersetzungsgetriebe, um Pumpendrehzahlen über 3.000 U/min zu erreichen. Zwar ist dies rechnerisch möglich (ein Übersetzungsverhältnis von 1:6 bei 540 U/min ergibt 3.240 U/min), die Drehmomentvervielfachung am Zapfwelleneingang ist jedoch extrem. Die Getriebeeingangswelle muss die volle Systemlast bei 540 U/min aufnehmen, was ein sehr hohes Drehmoment für die gegebene Leistung bedeutet. Die Verzahnung zwischen Zapfwellenstummel und Getriebeeingangswelle wird zur Schwachstelle. Eine 1.000-U/min-Zapfwelle, die die gleiche Leistung liefert, erreicht dies mit etwa dem halben Drehmoment und halbiert somit die Belastung der Verzahnung. Für Hydraulikanwendungen mit hoher Leistung ab ca. 30 kW wird eine 1.000-U/min-Zapfwelle dringend empfohlen.

Zusammenhänge zwischen Durchflussrate, Druck und Getriebeausgangsdrehzahl

Hydraulische Systeme folgen einem grundlegenden Zusammenhang: Die Fördermenge bestimmt die Drehzahl des Aktuators, der Druck die Kraft. Ein Zylinder, der sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit ausfährt, benötigt eine bestimmte Fördermenge pro Minute; die Last auf den Zylinder bestimmt den von der Pumpe zu erzeugenden Druck. Das hydraulische Nebenabtriebsgetriebe nutzt diesen Zusammenhang über seine Ausgangsdrehzahl, da die Fördermenge der Pumpe bei jedem gegebenen Hubraum direkt proportional zur Pumpendrehzahl ist.

Wird die Zapfwellendrehzahl um 10% reduziert – beispielsweise durch Absenken der Motordrehzahl von Nenndrehzahl auf Teillast –, sinkt die Pumpenfördermenge ebenfalls um 10%. Bei einer Feldspritze bedeutet dies 10% weniger Spritzmenge pro Minute. Bei einem Holzspalter fährt der Zylinder 10% langsamer aus. Dieser lineare Zusammenhang macht die Zapfwellendrehzahlregelung zur einfachsten Möglichkeit, die Hydraulikleistung während des Betriebs feinabzustimmen. Gleichzeitig bedeutet er aber auch, dass sich jede Änderung der Zapfwellendrehzahl direkt auf die Leistung des Anbaugeräts auswirkt.

Der Druck hingegen ist lastabhängig. Die Pumpe erzeugt den vom System benötigten Druck bis zum Anschlag des Überdruckventils. Ein Nebenabtriebsgetriebe beeinflusst den Druck nicht direkt, sondern den Durchfluss. Es besteht jedoch ein indirekter Zusammenhang: Steigt der Systemdruck in Richtung des Anschlags des Überdruckventils, benötigt die Pumpe ein höheres Eingangsdrehmoment vom Getriebe. Dieses erhöhte Drehmoment belastet die Getriebelager, Zahnräder und Keilwellenverbindungen stärker. In der Praxis erfährt ein hydraulisches Nebenabtriebsgetriebe, das eine Pumpe mit 701 TP3T des Überdruckventils betreibt, deutlich weniger mechanische Belastung als dasselbe Getriebe, das die Pumpe mit 1001 TP3T betreibt. Die korrekte Kalibrierung des Überdruckventils ist daher nicht nur eine hydraulische Sicherheitsmaßnahme, sondern auch ein Faktor für die Langlebigkeit des Getriebes.

Die Temperatur spielt eine weitere Rolle. Mit steigender Temperatur sinkt die Viskosität des Hydrauliköls, was den volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe verringert und die interne Leckage leicht erhöht. Bei Anwendungen mit langer Betriebsdauer, wie z. B. kontinuierlichem Getreidetransport oder langwierigen Baumschnittarbeiten, kann die Öltemperatur im separaten Hydraulikkreislauf 80 °C überschreiten, wenn der Behälter zu klein dimensioniert oder der Kühler unzureichend ist. Bei diesen Temperaturen verschlechtert sich auch die Schmierfilmstärke des Öls – und dieses Öl ist in der Regel dasselbe, das bei kombinierten Behältersystemen auch im Nebenabtriebsgetriebe zirkuliert. Eine Hydrauliköltemperatur unter 65 °C verlängert die Lebensdauer von Pumpe und Getriebe erheblich.

Thermisches Management im Dauerbetrieb mit Hydraulik

Dauerbetriebene Hydraulikanwendungen belasten die thermischen Grenzen von Zapfwellengetrieben in einer Weise, wie es bei intermittierend arbeitenden Landwirtschaftsgeräten selten der Fall ist. Zapfwelle Der Antrieb eines Rotationsmähers überträgt die maximale Leistung nur während des Schneidkontakts – zwischen den Schnitten sinkt die Last auf nahezu null Windverluste. Ein hydraulisches Zapfwellengetriebe, das eine Pumpe antreibt, überträgt hingegen kontinuierliche Leistung für die gesamte Dauer des hydraulischen Betriebs, der bei Getreideförder- oder Spritzarbeiten mehrere Stunden dauern kann.

Die in einem Übersetzungsgetriebe entstehende Wärme hat drei Ursachen. Die Zahnradreibung trägt den größten Anteil bei – die Gleitbewegung zwischen den Zahnrädern wandelt je nach Zahnradtyp, Oberflächenbeschaffenheit und Schmierstoffqualität 21 bis 51 TpT übertragene Leistung in Wärme um. Die Lagerreibung trägt weitere 0,5 bis 21 TpT bei, abhängig von Lagertyp und Vorspannung. Die Ölverwirbelung – die Energie, die beim Durchspritzen des Ölbads durch die Zahnräder verloren geht – kann erheblich zur Wärmeentwicklung beitragen, wenn der Ölstand zu hoch oder die Ölviskosität für die Betriebstemperatur zu hoch ist.

Bei einem Getriebe, das kontinuierlich 30 kW überträgt, liegt die gesamte interne Wärmeerzeugung zwischen etwa 1 kW und 2 kW. Diese Wärme muss über das Getriebegehäuse an die Umgebungsluft abgeführt werden. Gusseisengehäuse leiten Wärme bei hohen Temperaturen aufgrund der höheren Wärmekapazität von Eisen besser ab als Aluminiumgehäuse. Aluminiumgehäuse hingegen eignen sich aufgrund ihrer höheren Wärmeleitfähigkeit besser für die Konvektionskühlung. In beiden Fällen bestimmen die Gehäuseoberfläche und die Luftströmung um das Getriebe die stationäre Betriebstemperatur.

Einbauten, bei denen das Getriebe in einer Blechabdeckung eingeschlossen oder in einem vertieften Gehäuse montiert ist, reduzieren die Luftzirkulation und führen zu Wärmestau. In Extremfällen steigen die Öltemperaturen im Getriebe auf über 110 °C – ein Punkt, an dem die meisten EP-Getriebeöle schnell zu oxidieren beginnen und ihre Verschleißschutz- und Antischaumeigenschaften innerhalb weniger Stunden verlieren, anstatt der Tausenden von Stunden, die sie bei 70 bis 80 °C anhalten würden. Durch den Einbau eines einfachen, lüfterbetriebenen Ölkühlers in die Rücklaufleitung des Hydraulikkreislaufs – oder durch die Kühlung des Rücklauföls mit einem Luftkühler vor dem Eintritt in den Ausgleichsbehälter – lassen sich die Betriebstemperaturen um 20 bis 30 °C senken und das Wartungsintervall für Pumpe und Getriebe verdoppeln.

Zahnradpumpe vs. Kolbenpumpe: Passender Pumpentyp für das Getriebe

Die Art der Hydraulikpumpe, die am Abtriebsflansch des Übersetzungsgetriebes befestigt ist, bestimmt maßgeblich die Betriebseigenschaften des Getriebes. Zahnradpumpen – die gängigste Wahl für Zapfwellen-getriebene Hydraulikkreisläufe – sind Außenverzahnungspumpen mit zwei ineinandergreifenden Stirnrädern in einem präzise gefertigten Gehäuse. Sie sind einfach aufgebaut, unempfindlich gegenüber Verschmutzungen, selbstansaugend und relativ kostengünstig. Ihre Förderstrompulsation ist moderat, und sie liefern über einen weiten Temperaturbereich eine gleichmäßige Fördermenge. Die meisten Zahnradpumpen arbeiten effizient zwischen 1.200 und 2.800 U/min, wodurch ein Übersetzungsgetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:2 bis 1:4 an einer 540-U/min-Zapfwelle die Standardkombination darstellt.

Zahnradpumpen erzeugen eine Radialkraft an ihrer Antriebswelle, da die Druckdifferenz im Zahneingriff die Zahnräder vom Hochdruckauslass wegdrückt. Diese Radialkraft wird direkt über die Antriebswellenkupplung der Pumpe auf das Abtriebslager des Getriebes übertragen. Bei Hochdruckanwendungen (über 200 bar Dauerdruck) kann diese Radialkraft erheblich sein – so stark, dass die Lebensdauer des Abtriebslagers im Vergleich zur rein drehmomentbasierten Lebensdauer um 40 bis 601 Zyklen reduziert wird. Hersteller von Getrieben, die für den Einsatz in Hydraulikpumpen ausgelegt sind, berücksichtigen diese zusätzliche Radialkraft; herkömmliche Landwirtschaftsgetriebe, die als Getriebe eingesetzt werden, tun dies in der Regel nicht.

Axialkolbenpumpen stellen die leistungsstarke Alternative dar. Sie nutzen einen rotierenden Zylinderblock mit 7 bis 9 Kolben, die sich in ihren Zylinderbohrungen hin und her bewegen, während der Block gegen eine Taumelscheibe kippt. Kolbenpumpen erreichen höhere Drücke (bis zu 350 bar Dauerdruck), einen höheren volumetrischen Wirkungsgrad (92% bis 97%) und können mit variablem Fördervolumen betrieben werden – das heißt, die Fördermenge passt sich durch Änderung des Taumelscheibenwinkels automatisch dem Bedarf an. Diese variable Fördermenge reduziert den Energieverbrauch bei Anwendungen mit schwankendem Lastbedarf erheblich, da die Pumpe nur die jeweils benötigte Fördermenge erzeugt, anstatt überschüssige Fördermenge als Wärme über das Überdruckventil abzulassen.

Die Auswirkungen von Kolbenpumpen auf das Getriebe unterscheiden sich von denen von Zahnradpumpen. Kolbenpumpen erzeugen zwar eine geringere Radialbelastung der Antriebswelle, jedoch höhere Torsionsschwingungen, da jeder Arbeitstakt des Kolbens einen einzelnen Drehmomentstoß erzeugt. Bei neun Kolben und 2.500 U/min erfährt das Getriebe 375 Drehmomentimpulse pro Sekunde – eine hochfrequente Anregung, die mit den Zahnradfrequenzen in Resonanz geraten und Vibrationen verstärken kann. Schrägverzahnte Getriebe bewältigen dies besser als Stirnradgetriebe, da die schräge Verzahnung die Torsionsschwingungen der Kolbenpumpe durch ihre dämpfende Wirkung reduziert, bevor sie den Nebenabtrieb erreichen.

Bewährte Installationspraktiken für hydraulische Nebenantriebsgetriebe

Die korrekte Installation trägt wesentlich mehr zur Lebensdauer eines hydraulischen Nebenabtriebsgetriebes bei als dessen interne Konstruktion. Ein präzise gefertigter Drehzahlverstärker, der in einen nicht fluchtenden Montagerahmen mit zu kleinem Durchmesser eingeschraubt ist, kann die Lebensdauer erheblich verlängern. Landwirtschaftliches Getriebe Der Antriebsstrang wird schneller ausfallen als ein Mittelklasse-Aggregat, das bei korrekter Ausrichtung und ausreichender Antriebsstrangunterstützung eingebaut wurde.

Die Zapfwellenantriebswelle, die den Traktorstummel mit der Getriebeeingangswelle verbindet, muss die vertikalen und horizontalen Winkeländerungen ausgleichen, die beim Lenken des Traktors und beim Überfahren unebenen Geländes mit dem Anbaugerät auftreten. Kreuzgelenke an der Antriebswelle gleichen diese Winkeländerungen aus, jedoch verursacht jedes Gelenk eine zyklische Drehzahlschwankung (Kardanwelleneffekt), die mit dem Betriebswinkel zunimmt. Bei 10 Grad Gelenkwinkel beträgt die Drehzahlschwankung etwa 1,51 TP3T – kaum wahrnehmbar. Bei 25 Grad steigt sie auf über 101 TP3T an und erzeugt eine pulsierende Eingangsdrehzahl, die die Getriebeeingangslager und Zahnräder mit der doppelten Zapfwellendrehzahl belastet. Um eine lange Lebensdauer des Getriebes zu gewährleisten, ist es unerlässlich, den Betriebswinkel der Antriebswelle unter 15 Grad – idealerweise unter 10 Grad – zu halten.

Die Verbindung zwischen Pumpe und Getriebe ist von entscheidender Bedeutung. Die meisten Übersetzungsgetriebe verwenden eine SAE-genormte Zentrierbohrung und einen SAE-genormten Lochkreis an der Abtriebsfläche, passend zu gängigen Hydraulikpumpen-Montageflanschen (SAE A, SAE B oder SAE C, je nach Pumpengröße). Die Antriebswelle der Pumpe ist über eine Keilwellen- oder Passfederkupplung mit dem Getriebeausgang verbunden. Diese Kupplung muss mit der korrekten Eingriffstiefe montiert werden: Ist sie zu gering, ist die Kontaktfläche der Verzahnung unzureichend, was zu schnellem Verschleiß führt; ist sie zu groß, stößt die Pumpenwelle am Getriebeausgangslager an, wodurch eine unerwünschte axiale Vorspannung entsteht und der Lagerausfall beschleunigt wird.

Die Montage der Getriebe-Pumpen-Einheit erfordert einen stabilen Rahmen oder eine Halterung, die vibrationsbedingte Bewegungen verhindert. Das Gesamtgewicht von Übersetzungsgetriebe und Kolbenpumpe kann 35 bis 60 kg erreichen. Die rotierende Masse erzeugt bei Drehzahlen von über 2.500 U/min beim Lenken des Traktors Kreiselkräfte, die die Einheit von ihrer Halterung zu lösen drohen. Gummilager absorbieren zwar einen Teil der Vibrationen, müssen aber ausreichend steif sein, um übermäßige Bewegungen zu verhindern. Zu weiche Lager lassen die Einheit schwingen und führen so zu Materialermüdung der Hydraulikschlauchverbindungen und Antriebsgelenke.

Gängige Anwendungen für Zapfwellen-getriebene Hydrauliksysteme

Die Vielseitigkeit eines hydraulischen Zapfwellengetriebes beruht darauf, dass die Hydraulikleistung stufenlos teilbar und fernübertragbar ist. Sobald das Zapfwellengetriebe die Pumpe antreibt, kann die Hydraulikflüssigkeit an jede beliebige Stelle des Anbaugeräts geleitet werden – oder sogar über Verteiler an mehrere gleichzeitig arbeitende Anbaugeräte. Diese Flexibilität hat zu einer breiten Anwendung in der Land- und Forstwirtschaft, im Bauwesen und im kommunalen Bereich geführt.

In der Forstwirtschaft werden Greifersägen, Baumscheren, Holzspalter und Brennholzprozessoren über Zapfwellen-Hydraulikkreisläufe angetrieben. Diese Anwendungen erfordern Hochdruckkreisläufe mit mittlerem Durchfluss – typischerweise 180 bis 280 bar bei 30 bis 60 l/min. Eine 540 U/min Zapfwelle mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:3, die eine Zahnradpumpe mit 28 cm³/U antreibt, erzeugt bei Nenndrehzahl etwa 45 l/min. Dies ist für die meisten einzylindrigen Forstankgeräte ausreichend. Zweizylindrige Maschinen – die gleichzeitig klemmen und schneiden – benötigen unter Umständen mehr als 70 l/min, wodurch der Bedarf an einer 1000 U/min Zapfwelle mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:2,5 und einer Pumpe mit größerem Fördervolumen steigt.

In der Landwirtschaft, jenseits der üblichen traktormontierten Anbaugeräte, treiben hydraulische Zapfwellengetriebe Getreidesauger (Hochdurchfluss-, Mitteldruckkreisläufe mit einer Fördermenge von über 100 l/min), Obstbaumspritzen mit hydraulischen Lüfterantrieben und hydraulisch betriebene Gülleinjektionssysteme an, die sowohl einen hohen Durchfluss als auch einen hohen Druck benötigen, um die Gülle durch scheibenförmig geschnittene Injektionsschlitze in den Boden einzupressen. Ingenieurteam bei Ever-Power legt regelmäßig Übersetzungsverhältnisse für diese anspruchsvollen Anwendungen fest und passt die Getriebekapazität an die spezifischen Pumpen- und Kreislaufanforderungen des jeweiligen Kundensystems an.

Zu den Anwendungen im kommunalen und Versorgungsbereich gehören zapfwellengetriebene Hydraulikaggregate für LKW-Arbeitsbühnen, Kehrmaschinen und mobile Kompressoren. Diese Anlagen nutzen häufig 1000 U/min starke LKW-Zapfwellenabgänge und laufen während ganzer Arbeitsschichten – 6 bis 10 Stunden pro Tag – im Dauerbetrieb. Bei der Getriebeauswahl für diese Anwendungen müssen daher besondere Anforderungen an die Dauerbetriebs-Temperaturbeständigkeit, robuste Lager und hochwertige Wellendichtungen gestellt werden, die dem Straßenschmutz und der Streusalzbelastung im Straßenbetrieb standhalten.

Wartungsplan für hydraulische Nebenantriebsgetriebe

Da ein hydraulisches Zapfwellengetriebe unter Dauerlast und nicht unter intermittierender Last arbeitet, wie es bei den meisten landwirtschaftlichen Getriebeanwendungen üblich ist, sollte sein Wartungsplan strenger sein als die für Allzweck-Zapfwellengetriebe veröffentlichten Intervalle.

Der Ölzustand ist der beste Indikator für den Zustand des Getriebes. Entnehmen Sie bei jedem Serviceintervall eine 100-ml-Ölprobe über die Ablassöffnung und prüfen Sie diese visuell. Klares, bernsteinfarbenes Öl ohne metallischen Glanz deutet auf normalen Betrieb hin. Ein milchiges Aussehen weist auf Wasserverunreinigungen hin – häufig durch Kondensation in Maschinen, die zwischen Betrieb bei hohen Temperaturen und nächtlicher Lagerung bei niedrigen Temperaturen wechseln. Feiner metallischer Glitzer am Boden eines transparenten Probengefäßes deutet auf beschleunigten Zahnradverschleiß hin, in der Regel verursacht durch verunreinigtes Öl oder eine Überlastung der Zahnräder. Dunkles, oxidiertes Öl mit verbranntem Geruch deutet auf chronische Überhitzung hin und erfordert eine sofortige Untersuchung des Wärmemanagementsystems, bevor das Getriebe weiterbetrieben wird.

Die Dichtungen der Ein- und Ausgangswelle sollten alle 250 Betriebsstunden überprüft werden. Auf der Eingangsseite führt eine undichte Dichtung dazu, dass Zapfwellenfett in das Getriebeöl gelangt – erkennbar an einer gräulichen Verfärbung des Öls im Eingangsbereich. Auf der Ausgangsseite, wo die Pumpenantriebswelle das Getriebe verlässt, setzt eine undichte Dichtung die Getriebeinnenteile dem Hydrauliköl aus. Während viele Zapfwellen-Übersetzungsgetriebe das gleiche Öl wie die Pumpe verwenden (insbesondere bei kombinierten Gehäusekonstruktionen), müssen Getriebeöl und Hydrauliköl bei Geräten mit getrennten Schmiersystemen getrennt gehalten werden, da die Additive in den beiden Flüssigkeiten chemisch inkompatibel sein können.

Die Antriebswelle, die die Zapfwelle des Traktors mit dem Getriebeeingang verbindet, sollte alle 50 Betriebsstunden gefettet werden. Kreuzgelenklager, Schiebemuffenverzahnung und Gleitlager benötigen frisches Fett, um Trockenlaufkorrosion zu verhindern, die zwischen den Betriebssaisons auftritt. Kreuzgelenke sind die häufigste Ausfallstelle im gesamten Zapfwellenhydrauliksystem. Ihr vorbeugender Austausch (alle 500 bis 800 Stunden, abhängig vom Betriebswinkel) ist deutlich günstiger als die Schäden, die durch ein defektes Kreuzgelenk entstehen, das zum Lösen der Antriebswelle bei hoher Geschwindigkeit führt.

Wie man das richtige hydraulische Nebenantriebsgetriebe auswählt

Die Auswahl beginnt mit vier Informationen: der Zapfwellendrehzahl des Traktors (540 oder 1.000 U/min), der verfügbaren Zapfwellenleistung des Traktors, den Spezifikationen der Hydraulikpumpe (Fördervolumen, Nenndrehzahl, Montageflansch und Antriebswellenkonfiguration) und den hydraulischen Anforderungen des Anbaugeräts (Durchfluss, Druck und Arbeitszyklus).

Anhand dieser vier Eingangsgrößen folgt der Auswahlprozess einer logischen Abfolge. Zuerst wird die erforderliche Getriebeausgangsdrehzahl ermittelt, indem die Nenneingangsdrehzahl der Pumpe durch die Zapfwellendrehzahl geteilt wird. Anschließend wird das maximale Dauerdrehmoment berechnet, das das Getriebe übertragen muss. Dieses entspricht dem maximalen Eingangsdrehmoment der Pumpe bei eingestelltem Überdruckventildruck zuzüglich einer Reserve von 151 TP3T für kurzzeitige Lastwechsel. Drittens wird überprüft, ob das angegebene Dauerdrehmoment des Getriebes bei der berechneten Ausgangsdrehzahl diesen Bedarf übersteigt. Viertens wird die mechanische Schnittstelle geprüft: Die Eingangsverzahnung muss zum Zapfwellenstutzen passen (typischerweise 6-Zahn-Verzahnung 1-3/8 Zoll für 540 U/min oder 21-Zahn-Verzahnung 1-3/8 Zoll für 1000 U/min), und der Ausgangsflansch muss zum Befestigungsmuster der Pumpe passen.

Vermeiden Sie den häufigen Fehler, ein Getriebe allein anhand der PS-Angabe auszuwählen, ohne das Drehmoment zu überprüfen. Zwei Getriebe mit der Nennleistung „50 PS“ können sehr unterschiedliche Drehmomentkapazitäten aufweisen, wenn eines ein Übersetzungsverhältnis von 1:2 (niedrigeres Drehmoment) und das andere ein Übersetzungsverhältnis von 1:4 (höheres Drehmoment) hat. Das tatsächliche Drehmoment an den Zahnrädern – nicht die Nennleistung – entscheidet darüber, ob Zahnräder und Lager der vorgesehenen Anwendung standhalten. Ever-Power Zapfwellengetriebe Produktlisten ermöglichen das Auffinden von Einheiten mit vollständigen Drehmomentangaben für jedes Übersetzungsverhältnis und erleichtern so die anwendungsspezifische Auswahl.

Häufig gestellte Fragen

Herausgeber: Cxm