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Der Elektromotor der Pumpe einer Hydraulikpresse wird nicht nach dem Produkt aus höchstem Pressendruck und höchstem Volumenstrom ausgewählt, sondern nach der Leistung, die die Pumpe in jedem Zyklusschritt tatsächlich aufnimmt. Beim Pressen ist der Druck hoch, der Volumenstrom aber gering; im Eilgang ist der Volumenstrom hoch und der Druck niedrig. Für die richtige Auswahl wird zunächst die Leistung jedes Schritts ermittelt; anschließend werden der Höchstwert und die äquivalente Leistung, die die mittlere Erwärmung über den Zyklus abbildet, gemeinsam bewertet.
In diesem Beitrag konzentrieren wir uns nicht auf die mechanischen Details der Verbindung von Elektromotor und Pumpe, sondern auf die Leistungsberechnung und den Arbeitszyklus.
Grundbeziehung der Pumpenleistung
Die Leistung, die eine Hydraulikpumpe an der Welle benötigt, ist proportional zu Volumenstrom und Druck des geförderten Öls. Die Praxisformel lautet:
Wellenleistung (kW) = Druck (bar) × Volumenstrom (L/min) / (600 × Gesamtwirkungsgrad der Pumpe)
Der Gesamtwirkungsgrad umfasst volumetrische und mechanische Verluste der Pumpe; bei Zahnrad- und Flügelzellenpumpen wird er meist mit 0,80–0,90 angesetzt, bei Kolbenpumpen etwas höher. Den genauen Wert finden Sie im Datenblatt des Pumpenherstellers.
Auch der Volumenstrom hängt von der Drehzahl des Elektromotors ab. Für eine Konstantpumpe gilt:
Volumenstrom (L/min) ≈ Verdrängungsvolumen (cm³/U) × Drehzahl des Elektromotors (U/min) / 1000 × volumetrischer Wirkungsgrad
In Hydraulikaggregaten sind 4-polige Elektromotoren verbreitet; unter Last drehen sie mit etwa 1450–1480 U/min. Eine Pumpe mit 10 cm³/U fördert bei 1460 U/min ohne Verluste rund 14,6 L/min. Die meisten Pumpen sind für diesen Drehzahlbereich ausgelegt; bevor Sie eine Pumpe mit einem 2-poligen Elektromotor betreiben, lassen Sie sich die zulässige Höchstdrehzahl und die Saugbedingungen vom Hersteller bestätigen.
Pressenzyklus: Jeder Schritt ist eine andere Last
Ein typischer Zyklus einer Hydraulikpresse besteht aus vier bis fünf Schritten. In jedem Schritt ändern sich Druck und Volumenstrom und damit auch die Last, die der Elektromotor sieht.
- Eilgang: Der Zylinder fährt lastfrei schnell bis zum Werkzeug. Der Volumenstrom ist hoch, der Druck reicht nur aus, um Reibung und Eigengewicht zu überwinden.
- Pressen (Arbeitshub): Das Werkzeug berührt das Werkstück, der Druck steigt schnell auf den Sollwert. Die Geschwindigkeit sinkt, der Volumenstrom nimmt ab.
- Druckhalten: Das Werkstück wird eine bestimmte Zeit unter Druck gehalten. Die Pumpe deckt nur die Leckverluste; je nach Schaltung ist die Leistung gering bis mittel.
- Dekompression und Rückhub: Der Druck wird kontrolliert abgebaut, der Zylinder fährt nach oben zurück. Der Volumenstrom ist wieder hoch, der Druck mittel.
- Leerlaufphase: Während des Werkstückwechsels läuft die Pumpe im drucklosen Umlauf; der Elektromotor deckt nur die Leerlaufverluste.
Bei einer einfachen Anordnung mit einer einzigen Konstantpumpe fördert die Pumpe in jedem Schritt denselben Volumenstrom, und das überschüssige Öl fließt über das Druckbegrenzungsventil in den Tank zurück. Beim Pressen bedeutet das vollen Volumenstrom bei hohem Druck, und die Leistung des Elektromotors wird entsprechend sehr groß. Pressen werden deshalb meist zweistufig ausgelegt:
- Doppelpumpe (Hoch-/Niederdruck): Die Niederdruckpumpe mit großem Volumenstrom arbeitet im Eilgang; steigt der Druck, wird sie über ein Abschaltventil zum Tank geöffnet, und das Pressen übernimmt die Hochdruckpumpe mit kleinem Volumenstrom.
- Druckgeregelte Verstellpumpe: Erreicht der Druck den Sollwert, reduziert die Pumpe ihr Verdrängungsvolumen selbsttätig; beim Pressen und Druckhalten sinkt die Leistung deutlich.
Welche Anordnung verwendet wird, kann die Leistung des Elektromotors mitunter um das Zwei- bis Dreifache verändern. Prüfen Sie vor der Auswahl des Elektromotors unbedingt den Hydraulikschaltplan oder die Pumpentypenschilder.
Höchstleistung und äquivalente Leistung
Sind die Schrittleistungen des Zyklus ermittelt, stellen sich zwei getrennte Fragen:
- Deckt der Elektromotor die höchste Schrittleistung ab? Im schwierigsten Moment des Zyklus darf der Elektromotor nicht einbrechen und stehen bleiben. Ein Asynchronmotor verfügt kurzzeitig über ein Drehmoment oberhalb seines Nennmoments; dauerhaft auf diese Reserve zu setzen, ist jedoch nicht richtig. Die Werte für Anlauf- und Kippmoment finden Sie im technischen und Produktkatalog 2026.
- Wie stark erwärmt sich der Elektromotor über den Zyklus? Die Erwärmung der Wicklung hängt vom Quadrat des Stroms ab. Zur Abbildung des Zyklus wird deshalb nicht das arithmetische Mittel, sondern die quadratisch gemittelte (äquivalente) Leistung verwendet:
Äquivalente Leistung = √( Σ (Schrittleistung² × Schrittdauer) / Zyklusdauer )
Die Bemessungsleistung des Elektromotors darf nicht unter der äquivalenten Leistung liegen; zudem muss die höchste Schrittleistung innerhalb der sicheren Kurzzeitkapazität des Elektromotors bleiben. Ist der Zyklus kurz und wiederholt er sich ständig, erwärmt sich der Elektromotor nahezu wie im Dauerbetrieb S1; steht die Presse stundenlang im Leerlauf und presst nur gelegentlich, sieht es anders aus. Deshalb ist es wichtig, Zyklusdauer und Hubzahl pro Stunde in der Bestellung anzugeben.
Hypothetisches Rechenbeispiel: Presse mit Doppelpumpe
Die folgenden Werte sind hypothetisch und wurden nur gewählt, um den Rechenweg zu zeigen. Der Gesamtwirkungsgrad der Pumpe wird in allen Schritten mit 0,85 angenommen; die Zyklusdauer beträgt 30 Sekunden.
| Schritt | Druck | Volumenstrom | Dauer | Schrittleistung |
|---|---|---|---|---|
| Eilgang (beide Pumpen) | 40 bar | 60 L/min | 4 s | ≈ 4,7 kW |
| Pressen (Hochdruckpumpe) | 250 bar | 15 L/min | 6 s | ≈ 7,4 kW |
| Druckhalten | 250 bar | nur Leckage | 5 s | ≈ 1,0 kW |
| Rückhub | 60 bar | 60 L/min | 4 s | ≈ 7,1 kW |
| Druckloser Umlauf | gering | — | 11 s | ≈ 0,8 kW |
In diesem Zyklus beträgt die höchste Schrittleistung etwa 7,4 kW, die äquivalente Leistung etwa 4,6 kW. Nach der äquivalenten Leistung erscheinen 5,5 kW ausreichend, doch die 7,4 kW beim Pressen drängen den Elektromotor ständig in den Überlastbereich des Drehmoments. Deshalb wird ein 4-poliger Elektromotor mit 7,5 kW gewählt; der höchste Schritt bleibt innerhalb der Nennleistung, und die Erwärmungsreserve bleibt erhalten.
Wäre dieselbe Presse mit einer einzigen Konstantpumpe ausgelegt, die 60 L/min bei 250 bar fördert, läge die Wellenleistung über 29 kW. Eine Auswahl allein nach „maximaler Druck × maximaler Volumenstrom“ ohne Kenntnis des Zyklus kann den Elektromotor unnötig um das Vierfache vergrößern; umgekehrt kann es zu einem zu kleinen Elektromotor führen, wenn man bei einer Doppelpumpen-Presse nur den Pressschritt betrachtet und den Rückhub übersieht.
