Hydraulikzylinder auslegen: Kolbendurchmesser, Kolbenstange, Hub und Druck

Von Kraft und Druck ausgehen

Die Zylinderkraft folgt F = P x A, mit P als Systemdruck und A als wirksamer Kolbenfläche. Ein Kolbendurchmesser von Ø100 mm liefert bei 200 bar rund 157 kN Druckkraft, etwa 16 Tonnen. Die Zugkraft ist stets geringer, weil der Stangenquerschnitt von der wirksamen Fläche abgezogen wird. Legen Sie zuerst die erforderliche Kraft und den verfügbaren Druck fest; alle weiteren Abmessungen folgen daraus.

Kolbendurchmesser aus Kraft und Druck wählen

Sind Kraft und Druck festgelegt, wird zuerst der Kolbendurchmesser berechnet: Wählen Sie den kleinsten Standarddurchmesser, dessen Fläche die geforderte Kraft beim Betriebsdruck liefert. HPS fertigt Kolbendurchmesser von Ø25 bis Ø320 mm. Liegt der berechnete Wert zwischen zwei Standardgrößen, runden Sie auf, um eine Kraftreserve zu behalten. Ein größerer Durchmesser senkt zudem den für dieselbe Kraft nötigen Druck und entlastet damit die Pumpen- und Ventilauswahl.

Kolbenstange wählen: Zugkraft und Knickung

Der Stangendurchmesser, bei HPS von Ø15 bis Ø250 mm, wird über zwei Prüfungen bestimmt. Erstens die Zugkraft: Der Stangenquerschnitt reduziert die wirksame Fläche, eine dickere Stange verringert also die Zugkapazität. Zweitens die Knickung: Lange, auf Druck belastete Zylinder werden nach Euler geprüft, mit der kritischen Last Pcr = pi^2 x E x I / Lk^2, wobei die freie Knicklänge Lk von der Befestigungsart abhängt. Ist die Knickung maßgebend, helfen eine dickere Stange, ein größerer Kolbendurchmesser, ein Stop-Tube oder eine andere Befestigung. HPS-Stangen bestehen aus CK45 oder 42CrMo4, sind mit rund 30 um Hartchrom beschichtet und salzsprühgeprüft (NSS).

Hubgrenzen: Wann der Hub die Konstruktion bestimmt

HPS fertigt Industriezylinder mit Hüben bis 7.000 mm, abhängig von der Knickanalyse. Übersteigt der geforderte Hub die verfügbare Einbaulänge, erreicht ein Teleskopzylinder mit mehreren ineinander geschachtelten Stufen bis zu 12.600 mm. Teleskopzylinder fahren zuerst die größte Stufe aus; pro Stufe sinkt die wirksame Fläche, sodass bei konstantem Volumenstrom die Geschwindigkeit steigt und die Kraft fällt. Typische Anwendungen sind Kipper, Abfallsammelfahrzeuge und mobile Arbeitsbühnen mit begrenzter Einbaulänge und großem Hubbedarf. Bei sehr langen Hüben bestimmt der Hub, nicht die Kraft, die gesamte Konstruktion.

Druckstufe und die 1,5-fach-Prüfung

HPS-Zylinder sind für Betriebsdrücke von 200 bis 250 bar ausgelegt. Jeder Zylinder wird werkseitig nach ISO 10100 mit dem 1,5-fachen Nenndruck geprüft; bei 250 bar Nenndruck sind das 375 bar Prüfdruck. Die Abnahme umfasst innere und äußere Leckageprüfung, Funktionsprüfung über den vollen Hub und eine Drift-Prüfung (Lasthalten) auf dem Prüfstand. Ein Druckprüfzertifikat ist auf Anfrage erhältlich. Für Hochdruckanwendungen folgen die Abmessungen den Reihen ISO 6020-2 und ISO 6022.

Anschlüsse und Geschwindigkeit aus dem Volumenstrom

Die Zylindergeschwindigkeit ist Volumenstrom geteilt durch wirksame Fläche: Bei gegebenem Pumpenstrom fährt ein größerer Kolben langsamer, ein kleinerer schneller. Dimensionieren Sie die Anschlüsse so, dass der erforderliche Volumenstrom ohne übermäßige Strömungsgeschwindigkeit passiert, und prüfen Sie beide Richtungen; die Ringfläche auf der Stangenseite ist kleiner und ergibt beim gleichen Strom eine höhere Geschwindigkeit. Der Online-Konfigurator auf der HPS-Website berechnet Kraft, Knickung, Dichtung und Anschlüsse live, sodass Geschwindigkeits- und Anschlussprüfungen vor der Anfrage möglich sind.

Was HPS für ein Angebot benötigt

Eine vollständige Anfrage ermöglicht eine schnelle Antwort der HPS-Konstruktion. Geben Sie erforderliche Kraft oder Kolbendurchmesser, Betriebsdruck, Hub, falls bekannt den Stangendurchmesser, die Befestigungsart (Bezeichnung nach ISO 6099 oder NFPA T3.6.7R), Betriebstemperatur, Medium und die erwarteten Einsatzbedingungen an. Nennen Sie die Dichtungsanforderungen: NBR ist Standard bis etwa 90 C, HNBR bis etwa 120 C, FKM für hohe Temperaturen und aggressive Medien, PU für hohen Verschleiß, PTFE für geringe Reibung; die endgültige Auswahl wird von der Konstruktion geprüft. Materialzeugnisse nach EN 10204 3.1 sind auf Anfrage erhältlich. Der Online-Konfigurator erzeugt denselben Parametersatz mit Live-Berechnungen zu Kraft, Knickung, Dichtung und Anschlüssen; HPS exportiert aus dem 20.000 m2 großen Werk in Konya in über 35 Länder zu EXW-, FCA-, CIP-, CIF- oder DAP-Bedingungen.

Live im Konfigurator berechnen →Angebot anfordern

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