Hydraulische Feder - lässt sich als hydraulische Federkonstante & hydromechanisches Dämpfungselement anwenden
Der Begriff "Hydraulische Feder" ist nicht eindeutig. Er lässt sich auf zwei Sachbereiche anwenden:- Die hydraulische Federkonstante
- Hydromechanische Dämpfungselemente
Hydraulische Feder als hydraulische Federkonstante
Das Grundprinzip der hydraulischen Systeme beruht auf der Annahme, dass Flüssigkeiten inkompressibel sind. Durch diese Eigenschaft können sie einen aufgebrachten Druck gleichmäßig in einem System verteilen. Dies gilt jedoch nur für "ideale Flüssigkeiten". Diese sind eher als theoretisches Konstrukt zu versehen denn als physisch vorhandene Liquide.
Die "realen Flüssigkeiten" haben jedoch einige Eigenschaften, welche den theoretischen idealen Annahmen widersprechen. Dazu gehört eine gewisse Kompressibilität und damit auch eine innere Reibung.
In der Praxis spielen diese Eigenschaften von realen Flüssigkeiten nur unter bestimmten Umständen eine Rolle. Die Kompressibilität von Hydrauliköl oder anderen Flüssigkeiten ist extrem gering. Sie beruht vorwiegend auf der Kompressibilität der gelösten Gase, die sich in keinem hydraulischen System ganz vermeiden lassen. Dennoch kann ihre Berücksichtigung bei hoch belasteten Systemen wichtig werden. Vor allem die innere Reibung in unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeiten kann zu thermischen Problemen führen, wenn man sie nicht berücksichtigt. Auch verhalten sich große Hydraulikzylinder nicht vollständig so, wie man sie unter der Annahme von idealen Flüssigkeiten erwartet.
Berechnung der hydraulischen Federkonstante
Zur Berechnung der hydraulischen Federkonstante lässt sich die allgemeine Formel für Federkonstanten anwenden:
C = A² x E/V
C steht dabei für die spezifische Federkonstante einer Hydraulikflüssigkeit
A² ist die Querschnittsfläche des Testzylinders
E ist das E-Modul der Hydraulikflüssigkeit
V ist das unter Druck stehende Volumen.
Die Kompressibilität von realen Flüssigkeiten kann in sehr großen Systemen dazu führen, dass das eingebrachte Volumen nicht ausreicht. Die Federkonstante kann so auch zur Berechnung des zu erwartenden Volumenverlustes unter Druck verwendet werden.
Hydraulische Feder als hydromechanisches Dämpfungselemente
Hydraulische Stoßdämpfer werden gelegentlich ebenfalls als "Hydraulische Feder" bezeichnet. Dieser eher umgangssprachliche Begriff beschreibt Bauteile mit hydraulischen und mechanischen Komponenten. Öldruck-Stoßdämpfer sind um einiges härter als die wesentlich weiter verbreiteten Gasdruck-Stoßdämpfer. Sie bieten wesentlich weniger Komfort und finden deshalb vorwiegend im Motorsport Verwendung. Hydraulische Stoßdämpfer bestehen aus zwei ineinandergesteckten und mit Öl gefüllten Rohren. Zusätzlich befindet sich in dem Innenrohr eine Spiral-Druckfeder. In einem Hydro-Stoßdämpfer wird das Öl als dämpfendes Element verwendet. Die innen liegende Spiralfeder dient zur Rückstellung des Bauteils unter Lastentzug. In einem Hydro-Stoßdämpfer drückt ein Kolben unter Last eine stehende Ölsäule durch kleine Kanäle in ein Reservoir. Bei Lastentzug drückt die Spiralfeder den Stoßdämpfer wieder auseinander und saugt das Öl zurück. Die dämpfenden Eigenschaften beruhen dabei auf der Zähigkeit bzw. Viskosität des verwendeten Hydrauliköls. Die Bauteile können durch Wechsel von Vorspannung oder Hydraulikflüssigkeit in ihren Dämpfungseigenschaften variiert werden.