Ob Sie eine Werkstattpresse, einen Holzspalter bauen oder vielleicht einen neuen Laderarm konstruieren – die Auswahl eines Hydraulikzylinders nach Augenmaß oder allein aufgrund seines Aussehens ist der schnellste Weg ins Verderben.
Der Aktor könnte zu schwach sein, um die Last anzuheben, oder schlimmer noch, seine dünne Kolbenstange könnte sich beim ersten maximalen Hub bogenförmig verbiegen.
Für einen zuverlässigen Betrieb der Maschine muss der von der Pumpe erzeugte Druck mit der Kolbenoberfläche in Einklang gebracht werden. Das Expertenteam von BRhydraulic hat eine leicht verständliche Anleitung erstellt, die Ihnen zeigt, wie Sie die tatsächliche Kraft jedes Zylinders in nur 3 Minuten berechnen können.
1. Grundlegender Irrtum: Ein Kolben ist nicht dasselbe wie eine Kolbenstange!
Bevor wir mit dem Zählen beginnen, müssen wir mit dem größten Irrtum im Bereich der Sanitärinstallationen aufräumen:
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Zylinder (Außenrohr): Dies ist das äußere Gehäuse. Sein Durchmesser hängt von der Wandstärke ab und wird bei der Berechnung nicht berücksichtigt.
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Kolben (Innendurchmesser): Dies ist der Teil, der sich im Rohr befindet und vom Öl dagegen gepresst wird. Der Innendurchmesser des Kolbens erzeugt die Kraft!
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Kolbenstange: Dies ist die verchromte Stange, die aus dem Zylinder herausragt. Ihre Dicke bestimmt ihren Biegewiderstand, nicht ihre Schubkraft.
Beim Kauf eines Zylinders stößt man üblicherweise auf Bezeichnungen wie 80/40-Zylinder . Das bedeutet, dass der Innenkolben einen Durchmesser von 80 mm und die Pleuelstange einen Durchmesser von 40 mm hat.
2. Wie berechnet man die Schubkraft des Aktuators? (Erweiterung)
Wenn das Öl nach hinten in den Zylinder gedrückt wird, verrichtet die Maschine die schwerste Arbeit (z. B. das Drücken einer Presse oder das Schieben einer Last).
Zur Berechnung der Auszugskraft in Kilogramm (kg) verwenden wir eine einfache Formel, die auf dem Arbeitsdruck des Systems (in bar) und der Kolbenoberfläche (in cm²) basiert.
Vereinfachte Schritt-für-Schritt-Anleitung:
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Rechnen Sie den Kolbendurchmesser von Millimetern in Zentimeter um (z. B. ein 80 mm Kolben entspricht 8 cm).
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Berechnen Sie die Oberfläche des Kolbens mithilfe der Formel für die Kreisfläche:
Pole = 3.14 * Promień * Promień. (Der Radius ist die Hälfte des Durchmessers, also beträgt der Radius bei einem 8 cm langen Kolben 4 cm).-
Pole = 3.14 * 4 * 4 = 50.24 cm².
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Multiplizieren Sie die Oberfläche mit dem Systemdruck (z. B. liefert die Pumpe 160 bar) und mit einem Faktor von 1,02, um das Ergebnis in Kilogramm zu erhalten.
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Schubkraft =
50.24 cm² * 160 bar * 1.02= ca. 8200 kg (d. h. 8,2 Tonnen) .
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Fazit: Ein Zylinder mit einem 80-mm-Kolben kann bei einem Druck von 160 bar eine Last von über 8 Tonnen bewegen.
3. Warum ist die Zugkraft (Rückstellkraft) immer kleiner?
Ein doppeltwirkender Zylinder erzeugt sowohl eine Druck- als auch eine Zugkraft. Man sollte jedoch bedenken, dass die Zugkraft des Zylinders immer geringer ist als seine Druckkraft!
Warum passiert das? Beim Einpressen des Öls in den Zylinder drückt dieses gegen den Kolben. Der Druck wird jedoch durch eine Kolbenstange behindert, die wertvolle Oberfläche im Zylinder beansprucht. Um die Rückzugskraft zu berechnen, subtrahiert man die Kolbenstangenfläche von der Kolbenfläche und multipliziert das Ergebnis mit dem Druck. Typischerweise ist die Rückzugskraft 20 % bis 40 % geringer als die Druckkraft.
4. Knicken – Wann knickt ein Aktor in der Mitte zusammen?
Sie haben berechnet, dass Sie für eine Presse, die 8 Tonnen Druck ausübt, einen Zylinder mit 80 mm Durchmesser benötigen. Der Hub (Ausfahrweg) muss 1 Meter betragen. Wenn Sie einen Zylinder mit einer Kolbenstange von nur 30 mm Wandstärke kaufen, wird dieser bei maximalem Ausfahrweg und unter Last von 8 Tonnen wie ein Streichholz verbogen! Dieses Phänomen nennt man Knicken .
Die goldene Regel: Je länger der Hub und je größer das Gewicht, desto dicker muss die Kolbenstange sein. Bei Zugzylindern (z. B. Tur) und langen Spaltkeilern sollten Sie Zylinder mit verstärkter Kolbenstange verwenden (z. B. einen 80/50-Zylinder anstelle eines 80/40-Zylinders).
Zusammenfassung
Die Wahl des Zylinders ist reine Physik. Kennt man den Druck der Pumpe und die benötigte Kraft, lässt sich der erforderliche Kolbendurchmesser in wenigen Minuten berechnen.
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