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Strömungsmechanik · Hydraulik

Ölvolumen und Hubzeit eines Hydraulikzylinders

Das verdrängte Volumen ist das Produkt aus wirksamer Fläche und Hub. Die theoretische Hubzeit ergibt sich aus Volumen geteilt durch Volumenstrom.

Erstellt am v1.0

Von Thibaut Grzelak, Berechnungsingenieur für Mechanik

Hydraulik
01EingabedatenV = A · L ; t = V / Q
DdKolbenseiteStangenseiteAusfahrenEinfahrenQV KolbenV StangeL
Kennzeichnung der GrößenQ, D, d und der Hub L bestimmen die Volumina auf Kolben- und Stangenseite sowie die Ausfahr- und Einfahrzeit.
02

Ergebnisse

Volumen auf der Kolbenseite
—

Zum Ausfahren erforderliches Ölvolumen.

Volumen auf der Stangenseite
—

Zum Einfahren erforderliches Ölvolumen.

Ausfahrzeit
—

Theoretische Dauer des Ausfahrens.

Einfahrzeit
—

Theoretische Dauer des Einfahrens.

Formel und Einsetzen der WerteV = A · L ; t = V / Q

—

Konstanter Volumenstrom. Der vollständige Hub wird durchfahren. Das Fluid wird als inkompressibel betrachtet. Leckagen, Beschleunigungsrampen und Endlagendämpfung werden vernachlässigt. Der Kolbenstangendurchmesser ist kleiner als der Kolbendurchmesser.

01Formeln und Symbole

Verwendete Formeln

VsortieAp·LVolumen auf der Kolbenseite
VrentréeAa·LVolumen auf der Stangenseite
tV/QHubzeit
02Annahmen und Grenzen

Gültigkeitsbereich

  • Konstanter Volumenstrom.
  • Der vollständige Hub wird durchfahren.
  • Das Fluid wird als inkompressibel betrachtet.
  • Leckagen, Beschleunigungsrampen und Endlagendämpfung werden vernachlässigt.
  • Der Kolbenstangendurchmesser ist kleiner als der Kolbendurchmesser.
03Validierungsbeispiel

Numerischer Referenzfall

  1. Q = 20 L/min, D = 50 mm, d = 25 mm und L = 500 mm.
  2. V_Aus = 0,98175 L; V_Ein = 0,73631 L; t_Aus = 2,945 s; t_Ein = 2,209 s.
04Quellen

Technische Quellen

  1. Zylindervolumen V = A · L.
  2. Volumenstrom Q = V/t.

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