Was ist ein Hydraulikzylinder?

Hydraulikzylinder sind geradlinig arbeitende Geräte zum Umformen von hydraulischer Leistung in Arbeitsleistung (mechanische Energie). Ein Zylinder ist heute im hydraulischen Kreislauf ein unentbehrliches Gerät. Er stellt das Bindeglied zwischen dem hydraulischen Kreislauf und der Arbeitsmaschine dar.

Im Gegensatz zu rotativen Antrieben (Hydraulikmotoren) führt der Hydraulikzylinder translatorische (geradlinige) Bewegungen aus. Dabei überträgt er die Kräfte auf die Arbeitsmaschine.

Die Einsatzgebiete von Zylindern sind vielseitig und finden sich in den unterschiedlichsten Maschinen und Fahrzeugen.
Die maximal übertragbare Zylinderkraft “F” ist abhängig vom maximal zulässigen Betriebsdruck “p” und der wirksamen Fläche “A”. Unter idealen Bedingungen, d.h. unter Vernachlässigung von Reibungseinflüssen gilt:

F = p ⋅ A in kN

Dabei ist F die Kraft in Newton, p ist der Druck in bar und A die Zylinderfläche (Kolben bzw. Ringfläche). Grundlagen zur Berechnung von Hydraulikzylindern sind in unseren Beiträgen zu finden.

Vorteile von Hydraulikzylindern

Beim Einsatz von Hydrozylindern ergeben sich bei linearen Bewegungen in Arbeitsmaschinen folgende Vorteile:

• Ein direkter Antrieb mit Zylindern ist einfach im Aufbau und somit für den Konstrukteur leicht anzuordnen.
• Je nach Bauart kann ein Hydrozylinder entweder nur Druckkräfte, oder auch Zug- und Druckkräfte aufbringen
• Durch die Dimensionierung von Hydraulikzylindern ist es möglich, Antriebe mit großer Leistung bei kleinen Einbaumaßen zu realisieren.
• Die Umwandlung von hydraulischer Energie in eine lineare Bewegung ergibt einen besseren Wirkungsgrad als bei der Umwandlung in eine rotatorische Bewegung.
• Bei einem Hydrozylinder können sowohl Kräfte als auch Geschwindigkeiten über den gesamten Hub konstant gehalten werden.

Aufbau eines Hydraulikzylinders und Anwendungsbereiche

Hydrozylinder bestehen im Wesentlichen aus einem Zylinderrohr, einer Kolbenstange und einem Kolben. Die Kolbenstange bewegt sich entlang des Zylinders, wenn ein Flüssigkeitsdruck auf den Kolben ausgeübt wird.

Neben industriellen Anwendungsgebieten finden Zylinder auch Einsatz in der Automobilindustrie, Flugzeugindustrie, Landwirtschaft sowie dem Maschinenbau, dem Bauwesen und in der Bergbaubranche.

Bauarten von Hydraulikzylindern

Hydrozylinder kann man nach Ihrer Wirkungsweise in zwei Gruppen einteilen:

Einfachwirkende Zylinder

Einfachwirkende Hydrozylinder haben nur eine wirksame Fläche, sie können ihre Kraft nur in eine Richtung abgeben. Die Kolbenrückstellung kann durch eine Feder, das Eigengewicht des Kolbens oder durch äußere Krafteinwirkung erfolgen.

Doppeltwirkende Zylinder

Diese besitzen zwei entgegengesetzt wirksame Flächen, gleicher oder unterschiedlicher Größe.Im Gegensatz zu einfach wirkenden Zylindern besitzen sie zwei Leitungsanschlüsse “A” und “B”. Durch Druckbeaufschlagung über den Anschluss “A” oder “B” kann der Zylinderkolben in beide Hubrichtungen Zug- oder Druckkräfte übertragen. Doppeltwirkende Hydraulikzylinder sind in sehr vielen Anwendungsbereichen der Fluidtechnik zu finden und werden nochmals unterteilt in Differentialzylinder und Gleichgangzylinder.

Endlagendämpfung in einem Hydrozylinder

Zylinderkolben können hohe Geschwindigkeiten (> 1 m/s) erreichen oder haben große Massen zu bewegen. Das kann bedeuten, dass der ungebremste Anschlag des Kolbens in der Endlage zur Schädigung des Zylinders und der Maschine führt. Für diese Anwendungen werden in der Regel Hydraulikzylinder mit Endlagendämpfung eingesetzt. Diese Dämpfung ist normalerweise in beiden Endlagen, also sowohl auf Stangen- als auch auf Kolbenseite eingebaut. In der Abbildung ist ein Zylinder mit Endlagendämpfung an der Kolbenseite dargestellt. Die Dämpfung ist über ein Drosselventil einstellbar.

6   Sperrventil

7    Zylinderboden

A    Anschluss Kolbenseite

B    Anschluss Stangenseite

Abdichtung von Hydraulikzylindern

In der Regel erfolgt die Abdichtung von Hydraulikzylindern durch elastische Dichtungen. Diese sollten folgende Eigenschaften besitzen:

• Geeignet für die eingesetzten Hydraulikflüssigkeiten
• Hohe Lebensdauer
• Für hohe Verfahrgeschwindigkeiten ausgelegt
• Geringe Reibung

Die Reibkräfte an Kolben und Kolbenstange sind so hoch, dass ein Druck von mehreren Bar notwendig ist, um den Zylinder in Bewegung zu versetzen.

Bei Zylindern mit zwei Kolbenstangen (Gleichgangzylinder) ist die Reibung höher als bei einem Differentialzylinder mit einer Kolbenstange. Ohne Belastung wird bei Hydraulikzylindern mit einer Kolbenstange ein Mindestdruck von 10 bar empfohlen, um ein sicheres Ein- und Ausfahren zu gewährleisten.

Hersteller von Hydraulikzylindern

Es gibt sehr viele Hersteller von Hydraulikzylindern. Die unten aufgeführte Tabelle zeigt nur eine kleine Auswahl von uns bekannten Herstellern. Wenn Sie in die Liste aufgenommen werden wollen, kontaktieren Sie uns bitte.

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