Erfahren Sie, wieHydraulikzylinderArbeiten Sie, erkunden Sie wichtige Designs und finden Sie die richtige Lösung für Ihr System
Hydraulikzylinder, auch „Hydraulikzylinder“ genannt, beziehen ihre Energie aus unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit, normalerweise Hydrauliköl. Sie bestehen aus einem Zylinderrohr, in dem sich ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben hin und her bewegt. Der Zylinder ist an beiden Enden geschlossen: Ein Ende ist der Zylinderboden (auch Deckelende genannt) und das andere ist der Zylinderkopf, wo die Kolbenstange herauskommt. Der Kolben verfügt über Gleitringe und Dichtungen und teilt das Innere des Zylinders in zwei Kammern – die untere Kammer (Deckelende) und die Kammer auf der Kolbenstangenseite (Stangenende). Auf den Kolben wirkt hydraulischer Druck, um lineare Arbeit und Bewegung zu erzeugen.
Am Zylinderkörper sind Flansche, Zapfen und/oder Gabelköpfe befestigt. Die Kolbenstange verfügt außerdem über Befestigungsteile, um den Hydraulikzylinder mit dem Objekt oder der Maschinenkomponente zu verbinden, die er schiebt.
Ein Hydraulikzylinder ist der Aktuator oder „Motor“, Teil eines hydraulischen Systems – manchmal auch „Muskeln“ genannt –, das das Heben, Senken, Bewegen oder „Verriegeln“ schwerer Lasten erleichtert. Der „Generator“-Teil des Systems ist die Hydraulikpumpe, die einen festen oder regulierten Ölstrom an die Unterseite des Zylinders sendet, um die Kolbenstange nach oben zu bewegen. Der Kolben drückt das Hydrauliköl in der anderen Kammer zurück zum Behälter. Wenn wir davon ausgehen, dass der Öldruck in der Kolbenstangenkammer nahezu Null ist, ist die Kraft auf die Kolbenstange gleich dem Druck im Hydraulikzylinder multipliziert mit der Kolbenfläche (F=PA).
Der Kolben bewegt sich nach unten, wenn Öl in die kolbenstangenseitige Kammer gepumpt wird, und das Hydrauliköl aus dem Kolbenbereich fließt drucklos zum Behälter zurück. Der Druck in der Kolbenstangenflächenkammer ist (Zugkraft) geteilt durch (Kolbenfläche – Kolbenstangenfläche).
Hydraulikzylinder, auch „Hydraulikzylinder“ oder „Aktuatoren“ genannt, wandeln Fluidkraft in mechanische Energie um. Im Gegensatz zu Hydraulikmotoren, die eine Drehbewegung erzeugen, führen Hydraulikzylinder eine lineare (translatorische) Bewegung aus – sie werden daher auch „Linearmotoren“ genannt.
Bei hohen Drücken erzeugen Hydraulikzylinder große Kräfte und präzise Bewegungen. Deshalb bestehen sie aus starken Materialien wie Stahl, die den großen Kräften standhalten.
In der Industrie werden hauptsächlich zwei Bauarten von Hydraulikzylindern verwendet: Zugstangenzylinder und Zylinder mit geschweißtem Gehäuse. Andere gängige Zylinderkonstruktionen umfassen Teleskop-, Kolben-, Differential-, Phasenverschiebungs-, einfachwirkende und doppeltwirkende Hydraulikzylinder.
Die meisten Hydraulikzylinder sind doppeltwirkend: Auf beiden Seiten des Kolbens kann Drucköl angelegt werden, um eine Bewegung in beide Richtungen zu ermöglichen. Manchmal werden einfachwirkende Zylinder verwendet, wenn das Gewicht der Last verwendet wird, um den Zylinder in seine geschlossene Position zurückzubringen.
Hydraulikzylinder bieten mehr Flexibilität in Design und Struktur bei der Kraftübertragung zwischen zwei verschiedenen Punkten. Zylinder unterschiedlicher Größe ermöglichen die Schaffung eines Systems, das Gewichte ziehen, schieben und heben kann. Biegungen und Ecken können in den Systementwurf einbezogen werden, was bei Platzbeschränkungen nützlich ist.
Allerdings sollten Hydraulikzylinder nur zum linearen Schieben und Ziehen verwendet werden. Es dürfen keine Biegemomente oder Seitenlasten auf die Kolbenstange oder den Zylinder übertragen werden. Aus diesem Grund sollte ein Zylinder idealerweise über einen einzelnen Gabelkopf mit einem sphärischen Kugellager verbunden werden. Dadurch kann sich der Zylinder bewegen und etwaige Fehlausrichtungen zwischen ihm und der von ihm geschobenen Last ausgleichen.
Die Gesamtlänge eines Hydraulikzylinders ist die Summe aus dem Hub, der Dicke des Kolbens, der Dicke von Boden und Kopf sowie der Länge der Anschlüsse. Oftmals passt diese Länge nicht in die Maschine. In solchen Fällen wird die Kolbenstange auch als Kolbenrohr genutzt und eine zweite Kolbenstange hinzugefügt.
Diese werden Teleskop-Hydraulikzylinder genannt. Während ein normaler Stangenzylinder einstufig ist, handelt es sich bei Teleskopzylindern um mehrstufige Einheiten mit 2, 3, 4, 5 oder sogar 6 Stufen. Generell sind Teleskop-Hydraulikzylinder deutlich teurer als normale Zylinder. Die meisten Teleskopzylinder sind einfachwirkend (nur drückend). Doppeltwirkende Teleskopzylinder müssen speziell konstruiert und hergestellt werden. Weitere technische Informationen finden Sie weiter unten im Abschnitt „FUNKTIONSWEISE VON ZYLINDERN“.
Hydraulikzylinder im Zugankerstil verwenden hochfeste Stahlstangen mit Gewinde, um die beiden Endkappen am Zylinderrohr zu halten. Diese Bauweise kommt am häufigsten bei industriellen Fabrikanwendungen zum Einsatz. Zylinder mit kleiner Bohrung verfügen normalerweise über 4 Zugstangen, während Zylinder mit großer Bohrung möglicherweise bis zu 16 oder 20 Zugstangen benötigen, um die Endkappen unter den enormen Kräften an Ort und Stelle zu halten.
Die National Fluid Power Association (NFPA) hat die Abmessungen hydraulischer Zugstangenzylinder standardisiert. Dadurch können Zylinder unterschiedlicher Hersteller in den gleichen Halterungen ausgetauscht werden. Zugstangenzylinder können zur Wartung und Reparatur komplett zerlegt werden.
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Hydraulikzylinder mit geschweißtem Gehäuse haben keine Zugstangen. Der Lauf ist direkt mit den Endkappen verschweißt; die Öffnungen sind mit dem Lauf verschweißt; und die vordere Stangenstopfbuchse ist normalerweise in das Zylinderrohr eingeschraubt oder daran verschraubt. Dadurch können die Kolbenstangenbaugruppe und die Stangendichtungen für Wartungsarbeiten entfernt werden.
Zylinder mit geschweißtem Körper haben gegenüber Zugstangenzylindern mehrere Vorteile: Sie haben einen schmaleren Körper und oft eine kürzere Gesamtlänge, wodurch sie besser in die engen Räume von Maschinen passen. Geschweißte Zylinder versagen nicht aufgrund der Dehnung der Zugstange bei hohen Drücken und langen Hüben. Das geschweißte Design erleichtert zudem die individuelle Anpassung. Sonderfunktionen – wie spezielle Anschlüsse, kundenspezifische Halterungen und Ventilverteiler – können problemlos zum Zylinderkörper hinzugefügt werden. Der glatte Außenkörper geschweißter Zylinder ermöglicht auch die Konstruktion mehrstufiger Teleskopzylinder.
Hydraulikzylinder mit geschweißtem Gehäuse werden häufig auf dem Markt für mobile Hydraulikgeräte eingesetzt, beispielsweise bei Baumaschinen (einschließlich Baggern und Bulldozern) und Materialtransportgeräten (Gabelstapler und Ladebordwände). Sie werden auch in der Schwerindustrie eingesetzt, beispielsweise bei Kränen, Bohrinseln und großen Geländefahrzeugen im obertägigen Bergbau.
