Ein individueller Hydraulikzylinder muss mehr leisten als nur in eine Maschine zu passen. Er muss genügend Kraft erzeugen, den gesamten Arbeitsbereich durchfahren, Druckspitzen bewältigen und unter Last ausgerichtet bleiben. Wenn ein Teil der Spezifikation falsch ist, kann der Zylinder lecken, sich verbiegen, zu schnell abnutzen oder die Last nicht bewegen.

Daher ist eine klare Spezifikation der erste Schritt zu einem zuverlässigen Zylinder. Sie hilft dem Hersteller von individuellen Hydraulikzylindern auch, das richtige Rohr, die Kolbenstange, Dichtungen, Anschlüsse und Montageteile auszuwählen.

Dieser Leitfaden erläutert die wichtigsten Punkte, die Sie definieren müssen, bevor Sie einen individuellen oder OEM-Hydraulikzylinder bestellen.

Beginnen Sie mit der Anwendung

Bevor Sie den Durchmesser oder Hub auswählen, beschreiben Sie, was der Zylinder tun muss. Ein Lieferant muss die Maschine verstehen, nicht nur die Abmessungen des Zylinders.

Beginnen Sie mit diesen Fragen:

· Was wird der Zylinder heben, schieben, ziehen, klemmen, kippen oder lenken?

· Was ist die normale Last?

· Was ist die höchstmögliche Last?

· Ändert sich die Last während der Bewegung?

· Wie schnell soll der Zylinder ausfahren und einfahren?

· Wie viele Zyklen wird er pro Stunde abschließen?

· Wird er Schock, Vibrationen, Staub, Salz, Wasser oder hohe Hitze ausgesetzt?

· Wird der Zylinder drinnen oder draußen verwendet?

· Wie viel Platz ist verfügbar, wenn der Zylinder geöffnet und geschlossen ist?

Beispielsweise hat ein Zylinder, der auf einer Hydraulikpresse verwendet wird, andere Anforderungen als einer, der auf einem mobilen Kran verwendet wird. Die Presse benötigt möglicherweise eine starre Flanschmontage und langsame, kontrollierte Kraft. Im Gegensatz dazu benötigt ein Kran möglicherweise eine Schwenkmontage, die der Bewegung des Auslegers folgt.

Eine klare Anwendungsbeschreibung ermöglicht es dem Hersteller, eine Hydraulikzylinderkonstruktion auf der Grundlage echter Arbeitsbedingungen zu erstellen.

Berechnen Sie den erforderlichen Zylinderdurchmesser

Der Zylinderdurchmesser ist der Innendurchmesser des Rohres. Er steuert die Kolbenfläche und damit die Kraft, die der Zylinder erzeugen kann.

Die grundlegende Formel lautet:

Kraft = Druck × Kolbenfläche

Für die Ausfahrkraft verwenden Sie die volle Kolbenfläche. Für die Einfahrkraft subtrahieren Sie die Kolbenstangenfläche, da die Stange einen Teil der Arbeitsfläche einnimmt.

Die theoretische Kraft entspricht jedoch nicht der Kraft, die an der Maschine verfügbar ist. Reibung, Druckverlust, Dichtungsreibung und wechselnde Lastwinkel können die endgültige Leistung reduzieren. Daher sollten Sie einen geeigneten Konstruktionsspielraum einbeziehen.

Als einfaches Beispiel: Angenommen, eine Maschine benötigt eine Schubkraft von 100 kN und der Arbeitsdruck beträgt 20 MPa. Die theoretische Kolbenfläche ist:

100.000 N ÷ 20.000.000 Pa = 0,005 m²

Dies entspricht einem Durchmesser von etwa 80 mm. Ein Durchmesser von 80 mm lässt jedoch wenig Raum für Druckverlust oder zusätzliche Last. Daher kann die endgültige Konstruktion nach Prüfung des gesamten Systems durch den Hersteller einen größeren Standarddurchmesser verwenden.

Ein schwerer Hydraulikzylinder benötigt oft einen größeren Sicherheitsspielraum, da er Stoßlasten, unebenes Gelände oder plötzliche Druckänderungen ausgesetzt sein kann.

Bei der Angabe des Durchmessers geben Sie an:

· Erforderliche Ausfahrkraft

· Erforderliche Einfahrkraft

· Normaler Arbeitsdruck

· Maximaler Systemdruck

· Erwarteter Druckverlust

· Gewünschter Sicherheitsspielraum

Wählen Sie den Durchmesser nicht nur auf der Grundlage des Nenndrucks der Pumpe. Verwenden Sie stattdessen den Druck, der während normaler Arbeit den Zylinder erreicht.

Definieren Sie die richtige Hubhöhe

Der Hub ist die Entfernung, die die Kolbenstange von der vollständig geschlossenen Position zur vollständig geöffneten Position bewegt. Er sollte den gesamten Arbeitsweg abdecken, ohne den Zylinder gegen seine inneren Endanschläge zu drängen.

Zuerst messen Sie die erforderliche Bewegung an den Montagepunkten des Zylinders. Verwenden Sie nicht die Bewegung des Eimers, der Plattform, der Klinge oder des Maschinenarms als Zylinderhub. Gelenke können das Fahrverhältnis ändern.

Überprüfen Sie als Nächstes beide Installationsmaße:

· Einfahr Länge, oft als geschlossene Länge bezeichnet

· Ausfahr Länge, oft als offene Länge bezeichnet

Der Platz wird wichtiger, wenn ein langhubiger Hydraulikzylinder spezifiziert wird. Mit zunehmendem Hub neigt sich die Kolbenstange unter Schublast eher dazu, sich zu verbiegen oder zu knicken. Lange Zylinder benötigen möglicherweise auch mehr Führungssupport.

Mögliche Lösungen umfassen:

· Einen größeren Kolbenstangendurchmesser

· Ein Anschlagrohr zur Vergrößerung des Lagerabstands

· Stärkere Stangen- und Rohrmaterialien

· Eine andere Montageposition

· Externe Führungen für die bewegliche Last

· Ein teleskopisches Design, wenn der geschlossene Raum begrenzt ist

Der Zylinder sollte die Last bewegen, aber nicht als Hauptführungsschiene der Maschine dienen. Externe Führungen sollten bei möglicher Seite die Seitenbewegung kontrollieren.

Wählen Sie Arbeits- und Prüfdruck

Der Arbeitsdruck ist der Druck, den der Zylinder während normaler Nutzung bewältigt. Der Maximaldruck ist der höchste kurzfristige Druck, der auftreten kann. Der Prüfdruck wird während der Inspektion verwendet, um die Festigkeit und Dichtheit des fertigen Zylinders zu bestätigen.

Diese Werte sollten nicht als gleiche Zahl behandelt werden.

Für jedes Projekt geben Sie an:

· Normaler Arbeitsdruck

· Spitzendruck

· Einstellung des Hydraulikentspannungsventils

· Erwartete Druckspitzen

· Erforderlicher Prüfdruck

· Zyklusrate und Betriebsdauer

Druckspitzen können auftreten, wenn eine Last schnell stoppt, ein Ventil schließt oder eine Maschine auf ein Hindernis stößt. Obwohl diese Spitzen nur kurze Zeit andauern, können sie Dichtungen, Anschlüsse, Schweißnähte und Zylindermontagen beschädigen.

Die SB-Y1-Zylinderreihe von Shellppon unterstützt beispielsweise Arbeitsdrücke von 16 bis 25 MPa mit individuellen Durchmesser-, Hub- und Montageoptionen. Für höhere Lasten hat Shellppon auch 35 MPa-Zylinder für ein großes Hafenhebe Projekt geliefert.

Die richtige Druckklasse muss sowohl stetige Arbeit als auch kurzfristige Schocks abdecken. Diskutieren Sie daher den gesamten Hydraulikkreislauf mit dem Hersteller, anstatt nur den Pumpendruck anzugeben.

Dimensionieren Sie die Kolbenstange für Last und Stabilität

Die Kolbenstange überträgt die Kraft vom Kolben zur Maschine. Ihr Durchmesser beeinflusst die Einfahrkraft, Festigkeit, Knickwiderstand und Dichtungslebensdauer.

Eine Stange unter Zugspannung ist hauptsächlich durch die Materialfestigkeit begrenzt. Eine Stange unter Druck kann jedoch knicken, bevor das Material seine volle Festigkeit erreicht. Dieses Risiko steigt mit:

· Längeren Hub

· Kleinerem Stangendurchmesser

· Höherer Schubkraft

· Schwenkmontage

· Schlechter Ausrichtung

· Seitenlast

· Langer Abstand zwischen Stützpunkten

Aus diesem Grund benötigt ein langhubiger Hydraulikzylinder oft eine größere Stange als ein kurzer Zylinder mit dem gleichen Durchmesser und Druck.

Auch die Stangenoberfläche spielt eine Rolle. Hartchromverchromung wird weit verbreitet verwendet, da sie eine glatte, abriebfeste Oberfläche für die Stangendichtung bietet. Marine-, Bergbau- und chemische Anwendungen können jedoch zusätzlichen Korrosionsschutz oder Edelstahl benötigen.

Bitten Sie den Hersteller, die Knickfestigkeit der Stange, die Lagerlast, die Oberflächenbearbeitung, die Härte und die Korrosionsbeständigkeit als Teil der Hydraulikzylinderkonstruktion zu prüfen.

Wählen Sie den richtigen Montagestil

Die Zylindermontage steuert, wie die Kraft in das Maschinenrahmen eingeleitet wird. Die falsche Montage kann Seitenlast erzeugen, die Stange verbiegen oder Belastungen auf das Zylinderrohr ausüben.

Übliche Montageoptionen umfassen:

· Flanschmontage: Geeignet für Pressen und feste Maschinen mit geraden Axial Lasten.

· Fußmontage: Bietet starre Unterstützung für industrielle Geräte und Hydraulikaggregate.

· Klemmmontage: Ermöglicht dem Zylinder, sich zu schwenken, wenn das Maschinenlenker bewegt wird.

· Gelenkmontage: Unterstützt schwere schwenkende Lasten um einen festen Punkt.

· Mittelstiftmontage: Ermöglicht Bewegung um die Mitte des Zylinderkörpers.