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Nützliche Tips und Berechnungsgrundlagen

Inhaltsverzeichnis

1. Nützliche Hinweise zur Benutzung von Hydraulikzylindern
2. Berechnung zur Hydraulik: Kolbenkraft
3. Berechnung zur Hydraulik: Kolbengeschwindigkeit
4. Berechnung zur Hydraulik: Leistung vom Pumpen
5. Berechnungsgrundlagen Mittlere Strömungsgeschwindigkeiten
6. Wirkungsgrade

Nützliche Hinweise zur Benutzung von Hydraulikzylindern


Lagerung

Hydraulikzylinder sollten trocken, mit möglichst konstanter Umgebungstemperatur (Vermeidung von Kondenswasser) gelagert werden. Bei der Lagerung müssen die Ölanschlüsse mit Schutzkappen verschlossen sein. Sollten diese beim Transport oder Lagern verloren gegangen sein, so sind sie unbedingt durch neue zu ersetzen. Werden Hydraulikzylinder über einen längeren Zeitraum oder sogar im Freien gelagert, sind diese unbedingt mit Öl zu füllen, damit die Kondenzwasserbildung und somit die Korrosion im Zylinder vermieden wird. Die Kolbenstange muß vollständig eingefahren werden.

Einbau

Bei der Montage und dem Einbau von Hydraulikzylindern sind Verspannungen zu vermeiden. Insbesondere Querkräfte können zu Funktionsstörungen führen. Unter Beachtung der Knicksicherheit kann die Einbaulage beliebig gewählt werden Rohrleitungen, Verschraubungen usw. sind vor dem Einbau von Schmutz, Späne, Zunder usw.zu säubern, gegebenenfalls sollten diese Teile gebeizt werden.

Wartung

Hydraulikzylinder bedürfen im allgemeinen bei normalen Betriebsbedingungen keinerlei Wartungsarbeiten. Bei starker Beanspruchung ist darauf zu achten, daß eine einwandfreie Schmierung der Lagerstellen (Gelenklager, Schwenklager usw.) erfolgt. Nach der Inbetriebnahme ist besonders auf Dichtheit und Funktionssicherheit der Hydraulikzylinder zu prüfen. Die Wartungsintervalle der Anlage (Öl- und Filterwechsel) nach den Vorschriften der Anlagenhersteller sind zu beachten.

Inbetriebnahme

Vor der Verrohrung des Hydraulikzylinders mit der Antriebseinheit sind das Aggregat und die Zuleitungen zu spülen. Hierzu müssen die Zylinderanschlüsse miteinander verbunden werden. Der Spülvorgang sollte je nach Größe der Anlage zwischen 15 bis 45 min dauern. Nach dem Spülvorgang ist der Rücklauffilter im Aggregat zu reinigen oder auszutauschen. Nun können die Hydraulikzylinder mit dem Leitungssystem verbunden werden. Die Hydraulikzylinder müssen unbedingt entlüftet werden, bevor sie auf Druck gefahren werden, um den sogenannten Dieseleffekt (Eigenentzündung durch Kompression) mit Luft zu vermeiden. Hierzu sind die Ölanschlüsse leicht zu lösen. Nun wird der Zylinder drucklos hin und her gefahren (immer mit etwas Verweilzeit in den Endlagen) bis das Öl blasenfrei und ohne Schaumbildung austritt. Da sich die Luft meistens an der höchsten Stelle sammelt, empfiehlt es sich, die Ölanschlüsse in die höchstmögliche Position zu bringen. Dadurch wird ein schnelles Entlüften erreicht. Die Ölanschlüsse nach dem Entlüften wieder fest verschließen.




Berechnung zur Hydraulik

Kolbenkräfte
p = Druck, d1 = Kolbendurchmesser, A = Wirksame Kolbenfläche,
d2 = Kolbenstangendurchmesser, F = Wirksame Kolbenkraft,
µ = Wirkungsgrad des Zylinders


Berechnung

Wirksame Kolbenkraft


F=p x A x µ

Beispiel:

Gegeben:
Hydraulikzylinder mit d1=100mm, d2=70mm, µ=0,85
p=60bar [1 bar = 10N/cm²]
Gesucht:
Wirksame Kolbenfläche F=?
Ausfahren:
F= p x A x µ
=600N /cm² x (Pi x (10cm²)/4) x 0,85
=40.055N
Einfahren:
F= p x A x µ
= 600N/cm² x (Pi x (( 10cm)² -
( 7cm)²)/4)x0,85 = 20.428N





Kolbengeschwindigkeiten
Q = Volumenstrom, V = Kolbengeschwindigkeit, A = Wirksame Kolbenfläche


Berechnung

Kolbengeschwindigkeit



V=Q/A

Beispiel:

Gegeben
Hydraulikzylinder mit
Kolbendurchmesser d1 = 50mm
Kolbenstangendurchmesser
d2 = 35mm
Volumenstrom Q=12l/min
Gesucht:
Kolbengeschwindigkeit V=?
Ausfahren:
V= Q/A = 12.000cm³/min/
[( Pi x (5cm)²)/4] = 611 cm/min = 6,11 m/min
Einfahren:
V=Q/A = 12.000cm³/min / [(Pi x (5cm)²)/4]-[(Pi x (3,5cm)²)/4] = 1.198 cm/min = 11,98m/min





Leistung vom Pumpen

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Mittlere Strömungsgeschwindigkeiten

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Wirkungsgrade

Jeder Hydraulikzylinder hat Kraftverluste durch Reibungswiderstände der Dichtungs- und Führungselemente. Da sich diese Verluste bei unterschiedlichen Drücken unterschiedlich auswirken, rechnet man mit folgenden Durchschnittswerten als Wirkungsgrade:

Druck

Ermittlung der Knicklänge von
Hydraulikzylindern nach Euler

Knick
Die Knicklänge ist die Länge jenes gedachten, beiderseitig gelenkig gelagerten Stabes, der bei gleichen Querschnittsabmessungen die gleiche ideale Knicklast wie der untersuchte Stab hat. Sie ist abhängig von den verschiedenen Einspannarten nach Euler. Die in den Diagrammen dargestellten Knicklängen in Abhängigkeit von verschiedenen Druckstufen beziehen sich auf die Einspannart 2 nach Euler einem Elastizitätsmodul Emodul=210 kN/mm² und einem Sicherheitsfaktor s=3

Knick



Kolben ø 50 bis ø 60



Kolben 50

Kolben ø 63 bis ø 70



Kolben 63

Kolben ø 80 bis ø 90



Kolben 50

Kolben ø 100



Kolben 63




Ermittlung der zulässigen Knickbelastung


• 1. Knicklänge sk aus der Einspannart (1-6) und Einspannlänge s bestimmen
• 2. Mit Hilfe von sk, Stangendurchmesser d und Netztafel die zulässige Knicktafel
      die zulässige Knickbelastung ermitteln.
      (Sicherheitsfaktor im elastischen Bereich s=4).

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Ermittlung der Knicklänge sk bei den verschiedenen Einspannarten.


Erläuterung: Die Knicklänge sk ist die Länge jenes gedachten, beiderseits gelenkig gelagerten Stabes, der bei gleicher Querschnittsabmessungen die gleiche ideale Knicklast wie der untersuchte Stab hat.



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