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Strömungsmechanik · Hydraulik

Ausfahr- und Einfahrgeschwindigkeit eines Hydraulikzylinders

Die Kolbengeschwindigkeit ergibt sich aus dem Volumenstrom geteilt durch die wirksame Fläche. Wegen der kleineren Ringfläche ist das Einfahren schneller.

Erstellt am v1.0

Von Thibaut Grzelak, Berechnungsingenieur für Mechanik

Hydraulik
01Eingabedatenv = Q / A
DdKolbenseiteStangenseiteAusfahrenEinfahrenQAₚAₐ
Kennzeichnung der GrößenDer Volumenstrom Q beaufschlagt die Kolben- oder Stangenseite; D und d bestimmen die Ausfahr- und Einfahrgeschwindigkeit.
02

Ergebnisse

Ausfahrgeschwindigkeit
—

Theoretische Geschwindigkeit auf der Kolbenseite.

Einfahrgeschwindigkeit
—

Theoretische Geschwindigkeit auf der Stangenseite.

Kolbenfläche
—

Beim Ausfahren wirksame Fläche.

Ringfläche
—

Beim Einfahren wirksame Fläche.

Formel und Einsetzen der Wertevsortie = Q/Ap ; vrentrée = Q/Aa

—

Der angegebene Volumenstrom steht vollständig und konstant am Zylinder zur Verfügung. Das Fluid wird als inkompressibel betrachtet. Innere und äußere Leckagen werden vernachlässigt. Der Kolbenstangendurchmesser ist kleiner als der Kolbendurchmesser.

01Formeln und Symbole

Verwendete Formeln

ApπD²/4Kolbenfläche
Aaπ(D²−d²)/4Ringfläche
vQ/ALineargeschwindigkeit
02Annahmen und Grenzen

Gültigkeitsbereich

  • Der angegebene Volumenstrom steht vollständig und konstant am Zylinder zur Verfügung.
  • Das Fluid wird als inkompressibel betrachtet.
  • Innere und äußere Leckagen werden vernachlässigt.
  • Der Kolbenstangendurchmesser ist kleiner als der Kolbendurchmesser.
03Validierungsbeispiel

Numerischer Referenzfall

  1. Q = 20 L/min, D = 50 mm und d = 25 mm.
  2. v_Aus = 169,765 mm/s; v_Ein = 226,354 mm/s.
04Quellen

Technische Quellen

  1. Kontinuitätsgleichung Q = v · A.
  2. Kreisfläche und Ringfläche.

Berechnungsweg und Quellen

Der Druck bestimmt die Kraft, der Volumenstrom die Geschwindigkeit und ihr Produkt die hydraulische Leistung.

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Externe technische Quellen

Hydraulische Vorauslegung

Hydraulikzylinder auslegen: Kraft, Durchmesser, Volumenstrom und Geschwindigkeit

Druck und Kraft bestimmen die erforderliche Fläche. Die Fläche legt den Durchmesser fest, anschließend bestimmt der Volumenstrom Geschwindigkeit und Hubzeit.

Kolbendurchmesser auf der Bodenseite

Der Mindestdurchmesser hängt von der geforderten Kraft, dem verfügbaren Druck und dem Wirkungsgrad ab.

D = √[4F / (πPη)]

Ringfläche auf der Stangenseite

Beim Einfahren reduziert die Kolbenstange die wirksame Fläche.

Aa = π(D² − d²) / 4

Vollständige Berechnung

Der zugehörige Rechner verbindet Kraft, Kolbendurchmesser, Stange, Hub, Zeit und Volumenstrom.

Hydraulikzylinder auslegen