Außenzahnradmotor – Aufbau, Auslegung und Auswahl
Der Außenzahnradmotor ist ein hydraulischer Konstantmotor mit zwei außen verzahnten, kämmenden Zahnrädern in einem Gehäuse. Druckflüssigkeit strömt in den Saugraum, drückt die Zähne auseinander und erzeugt eine Drehbewegung der Antriebswelle. Die Bauform findet sich in Mobilhydraulik, Lüfterantrieben, Schneckenförderern und Hilfsantrieben an Werkzeugmaschinen; im Partbase-Sortiment stehen Ausführungen von Bosch Rexroth in mehreren Baugrößen mit unterschiedlichen Verdrängungsvolumen, Drehrichtungen und Anschlussbildern bereit.
Funktionsprinzip und Aufbau
Im Außenzahnradmotor laufen zwei außen verzahnte Zahnräder in einem eng tolerierten Gehäuse. Eines ist mit der Antriebswelle verbunden, das zweite läuft als Folgerad mit. Die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit tritt am Sauganschluss ein, füllt die Zahnlücken und wird entlang der Gehäusewand zum Auslass transportiert. Das Druckgefälle zwischen Eingang und Ausgang erzeugt am Verzahnungseingriff eine Tangentialkraft, die als Drehmoment an der Welle anliegt. Axiale Druckfelder oder schwimmende Lagerbuchsen sorgen für die Spaltkompensation und halten den volumetrischen Wirkungsgrad über den Druckbereich stabil. Typisch sind Betriebsdrücke bis etwa 250 bar und Drehzahlen von 500 bis 4.000 min⁻¹, abhängig von Baugröße und Verdrängungsvolumen.
Bauformen und Baugrößen
Außenzahnradmotoren werden in standardisierten Baugrößen geliefert, die sich am Verdrängungsvolumen pro Umdrehung orientieren. Üblich sind Baureihen wie BG1 bis BG4, die unterschiedliche Drehmoment- und Drehzahlbereiche abdecken. Reversierbare Ausführungen erlauben den Betrieb in beiden Drehrichtungen; Varianten mit Leckölanschluss sind für höhere Druckdifferenzen vorgesehen.
- BG1: kleine Baugröße für niedrige Drehmomente und hohe Drehzahlen
- BG2: mittlere Baugröße für allgemeine Antriebsaufgaben
- BG3: höhere Verdrängung für höhere Drehmomente
- BG4: große Baugröße für schwere Lüfter- und Förderantriebe
- Reversierbare Ausführung mit beidseitiger Drehrichtung
- Versionen mit Leckölleitung für erweiterte Druckbereiche
Auslegung und Auswahlkriterien
Bei der Auslegung stehen Drehmoment, Drehzahl, Betriebsdruck und Volumenstrom im Mittelpunkt. Das geforderte Drehmoment ergibt sich aus der Anwendung, etwa einem Lüfterantrieb oder einem Förderband. Aus Drehmoment und zulässigem Druck folgt das benötigte geometrische Verdrängungsvolumen; über den verfügbaren Volumenstrom der Pumpe wird die Ausgangsdrehzahl bestimmt. Zu beachten sind Drehrichtung, Anschlussflansch (EURO- oder SAE-Flansch), Wellenende sowie die Lage der Saug- und Drucköffnungen. Viskosität des Hydrauliköls, Filtrationsklasse und Umgebungstemperatur beeinflussen die Lebensdauer. Der maximal zulässige Gehäusedruck am Leckölanschluss ist einzuhalten; bei Überschreitung droht ein Schaden an der Wellendichtung. Das Herstellerdatenblatt enthält Kennlinien zu Wirkungsgrad und Druckpulsation.
Vergleich der Hydraulikmotor-Bauarten
Außenzahnradmotor, Innenzahnradmotor, Axialkolbenmotor und Radialkolbenmotor unterscheiden sich in Drehmomentdichte, Geräuschverhalten und Druckbereich. Der Außenzahnradmotor zeichnet sich durch einfachen Aufbau, geringes Gewicht und einen günstigen Preispunkt aus.
Bauart | Druckbereich | Drehzahlbereich | Typischer Einsatz |
|---|---|---|---|
Außenzahnradmotor | bis ca. 250 bar | 500–4.000 min⁻¹ | Lüfter, Förderer, Mobilhydraulik |
Innenzahnradmotor | bis ca. 300 bar | 50–3.000 min⁻¹ | geräuscharme Antriebe |
Axialkolbenmotor | bis ca. 450 bar | 500–4.500 min⁻¹ | Fahrantriebe, Winden |
Radialkolbenmotor | bis ca. 450 bar | 0–1.000 min⁻¹ | langsame Hochdrehmomentantriebe |
Inbetriebnahme und Wartung
Vor der Inbetriebnahme ist das Gehäuse mit sauberem Hydrauliköl zu füllen, um einen Trockenlauf der Lager und der Verzahnung zu vermeiden. Saug-, Druck- und gegebenenfalls Leckölleitung sind nach dem Schaltplan anzuschließen; ein vertauschter Anschluss kann bei nicht reversierbaren Ausführungen zu Schäden führen. Nach dem Start wird der Motor zunächst drucklos durchgespült, damit eingeschlossene Luft entweicht. Im Betrieb sind Ölreinheit nach ISO 4406 und Öltemperatur regelmäßig zu prüfen. Verschmutztes Öl beschleunigt den Verschleiß an Lagerbuchsen und Spaltflächen und reduziert den volumetrischen Wirkungsgrad. Steigender Geräuschpegel, externe Leckage an der Wellendichtung oder ein deutlicher Drehzahlabfall bei gleichem Volumenstrom sind typische Anzeichen für anstehende Wartung oder Austausch.
