Hydraulikzylinder berechnen

Hydraulikzylinder sind Linearmotoren. Sie sind Kraft-Weg-Geräte, die über eine bestimmte Strecke eine gleich bleibende Kraft ausüben. Diese Kraft wird zum Umlenken oder Anheben von weiteren Bauelementen verwendet. Hydraulikzylinder gibt es zwar auch als "Nehmer", in der modernen Hydraulik spielen sie in dieser Funktion aber nur noch eine untergeordnete Rolle. Beispiele für Nehmerzylinder finden sich in Palettenhubwagen, hydraulischen Wagenhebern oder hydraulischen Bremssystemen. Der Großteil der Hydraulikzylinder wird aber als Geberzylinder zur beschriebenen Ausübung großer Kräfte über definierte Wegstrecken verwendet.

Unsere Online-Rechner zum Berechnen von Hydraulizylindern:

  1. » Kraft am Differentialzylinder bei einem bestimmtem Druck berechnen
  2. » Erforderlicher Druck am Zylinder für bestimmte Kräfte berechnen
  3. » Rücklaufvolumen / Pendelvolumen berechnen
  4. » Ein- und Ausfahrgeschwindigkeit am Differentialzylinder berechnen
  5. » Kräfte und Geschwindigkeiten am Zylinder berechnen
  6. » Zylinder mit Nachsaugung berechnen
  7. » Zylinder mit Zuglast berechnen
  8. » Zylinderberechnung - Differentialzylinder berechnen

Parameter für das Hydraulikzylinder berechnen

Für das Berechnen eines Hydraulikzylinders arbeitet man sich am besten von "Außen nach Innen". Das bedeutet: Es müssen zunächst die grundlegenden Parameter definiert werden, bis man sich an die exakte Auslegung des Linearmotors heran arbeitet. Die grundlegenden Parameter eines Hydraulikzylinders sind:

  • maximal ausführbare Kraft
  • maximal ausfahrbare Wegelänge
  • maximale Ausfahrgeschwindigkeit

Diese Parameter entscheiden über die grundsätzliche Einsatzfähigkeit dieses Bauelements. Ein bestimmter Hydraulikzylinder kann noch so viele Vorteile bieten, wenn diese Parameter nicht erfüllt sind, ist das Gerät für den Einsatzzweck unbrauchbar.

Der Einbauort bei der Berechnung eines Hydraulikzylinders

Die zweite Stufe der Bedingungen bezieht sich auf den Einbauort. Hier muss festgelegt werden, in welchem Rahmen sich der Hydraulikzylinder bewegen darf:

  • Gewicht des Linearmotors
  • Baugröße des Linearmotors

Das Gewicht es Linearmotors ist vor allem bei Fahrzeugen sehr wichtig. Je leichter der Hydraulikzylinder ist, desto weniger Energie wird für seinen Transport benötigt. Außerdem reduziert ein niedrigeres Gewicht die statische Belastung des Fahrzeugrahmens. Dieser kann dann seinerseits leichter oder aus preiswerteren Werkstoffen gefertigt werden, was wiederum Gewicht und Energie einspart.

Es ist daher sinnvoll, einen Linearmotor so exakt wie möglich zu definieren. Ein punktgenau berechneter Linearmotor lässt auch Rückschlüsse auf die erforderliche Hydraulikpumpe und ihren Antrieb zu. Hier sind es wieder die Fahrzeuge, die besonders von einer genauen Berechnung profitieren: Kleinere Hydraulikpumpen und Antriebe sind leichter und benötigen weniger aktive Kühlung. Das Fahrzeug wird wiederum insgesamt preiswerter und leichter.

Hydraulikzylinder berechnen: Formel und Vorgehensweise

Für das exakte Berechnen eines Linearmotors sind folgende Variablen erforderlich:

D = Kolbendurchmesser Ø in mm
d = Kolbenstangendurchmesser Ø in mm
A = Kolbenfläche in cm2 (Berechnet sich über D²/4 × pi)
p = Druck in bar
F = Kraft dN (? kg)
h = Hub in mm (=Strecke)

Der grundlegendste aller Parameter für Hydraulikzylinder ist seine herstellbare Druckkraft. Deswegen ist die Formel für das Hydraulikzylinder Berechnen auf die Kraft ausgelegt. Sie lautet:

F = p × A = dN (Kraft = Druck × Kolbenfläche)

Bei hydraulischen Systemen muss jedoch der Wirkungsgrad in hydromechanischen Systemen mit einbezogen werden. Dieser wird näherungsweise mit 0,85 - 0,95 angenommen.

Drei Formeln zur Berechnung des Hydraulikzylinders

Druckkraft: Fd = (p × D2 × 0,785×?hm)/100 = dN
Druck: p = (Fd × 100)/(0.785 × D2) = bar
Durchmesser: [(Fd × 100)/(0.785 ×p)]^1/2

Es bedarf daher mehrerer Durchgänge, bis man sich an die gewünschten Leistungsparameter des idealen Linearmotors heran gearbeitet hat. Anschließend sucht man sich den am besten passenden Hydraulikzylinder aus einem Normteilekatalog aus. Man darf bei der Auswahl aber immer nur aufrunden, also den nächst höheren Zylinder wählen, sonst kann das hydraulische System seine erforderliche Leistung nicht erreichen.

TIPP: Falls ein normaler Hydraulikzylinder zu groß ist, kann ein Teleskopzylinder eine gute Alternative sein.

Kraft am Differentialzylinder bei einem bestimmtem Druck

Ihre Eingaben:

mm

mm

bar

bar

bar

bar

Ergebnisse:

mm²

mm²

N

N

t

t

Erforderlicher Druck am Zylinder für bestimmte Kräfte

Ihre Eingaben:

mm

mm

N

bar

N

Ergebnisse:

mm²

mm²

bar

bar

Rücklaufvolumen / Pendelvolumen

Ihre Eingaben:

mm

mm

mm

Liter/min

Ergebnisse:

mm²

mm²

Liter

Liter

Liter/min

Liter

Ein- und Ausfahrgeschwindigkeit am Differentialzylinder

Ihre Eingaben:

mm

mm

mm

Liter/min

Ergebnisse:

mm²

mm²

Liter

Liter

Liter/min

Liter

mm/s

mm/s

mm/s

s

s

s

Kräfte und Geschwindigkeiten am Zylinder

Ihre Eingaben:

bar

Liter/min

mm

mm

mm

Ergebnisse:

mm²

mm²

KN

Tonnen

KN

Tonnen

mm/s

mm/s

mm/s

s

Liter

Liter

Liter

Liter/min

Zylinder mit Nachsaugung

Ihre Eingaben:

mm

mmm

m/min

Ergebnisse:

Liter/min

Liter/min

Liter/min

Zylinder mit Zuglast

Ihre Eingaben:

N/mm²

FAKTOR

Kg

N

mm

Ergebnisse:

N/mm²

N/mm²

Zylinderberechnung - Differentialzylinder

ACHTUNG! Ohne Berücksichtigung von Reibungskräften und Knickung am Zylinder!

Ihre Eingaben:

kN

kN

m/s

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mm

bar

mm

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Liter/min

Liter/min

Ergebnisse:

mm

bar

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Liter/min

Liter/min

mm/s

Liter/min

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Liter/min

Liter

Liter