Hydraulikzylinder

Hydraulikzylinder für Testkonstruktionen

05.06.2007 | Redakteur: Dorothee Quitter

In mm-Schritten variabel: Kolbendurchmesser und Hub sind bei der Ratio-Test Baureihe 326 frei wählbar und erlauben eine anwendungsspezifische Konfiguration. Bilder: Hänchen

Für Konstruktionen im Test- und Prüfbereich hat Hänchen jetzt die Highend Test-Hydraulikzylinder der Baureihe 326 auf dem Markt gebracht. Mit nur 12 Grundvarianten erschließt sie einen breiten Anwendungsbereich. Denn diese Grundvarianten haben zwar einheitliche Außenkonturen und Grundmaße, doch ein in mm-Schritten variabler Kolbendurchmesser und ein ebenso variabler Hub erlauben eine anwendungsspezifische Konfiguration, die bisher bei Katalogprodukten nicht möglich war.

Die so genannte Ratio-Test Reihe 326 stellte Hänchen erstmals auf der Hannover Messe Industrie 2007 vor. Durch eine konsequente Modularisierung und Parametrierung wurde die Entwicklung der neuen Reihe möglich. In Verbindung mit den Dichtungskombinationen der schwimmenden Ringspaltdichtung in Servofloat-Qualität und der hydrostatisch gelagerten Kolbenstangenführung in Servobear-Qualität werden durch die Optimierung der hydraulischen Peripherie und den Einsatz dieser Highend Katalog-Zylinder neue kostengünstige Konstruktionen im Test- und Prüfbereich sowie bei anderen präzise oszillierenden Bewegungen großer Massen möglich.

Außerdem kann nun auch der Kunde in der eigenen Konstruktion durch die standardisierten Außenmaße der Zylinder bei maßgeschneidertem Innenleben Serienkonstruktionen anbieten, wo dies bislang nicht möglich war. So können nun Zylinder mit unterschiedlichen Leistungsparametern ausgetauscht werden, ohne dass sich die Außenkontur und damit die mechanische Anbindung ändert.

Die hochfesten Rohre der neuen Baureihe werden aus dem Vollen gearbeitet. Deshalb ist es durch Konstruktionsmakros möglich, den Durchmesser des Kolbens exakt an die konstruktiven Notwendigkeiten anzupassen. So ist der Kolbendurchmesser frei in mm-Schritten wählbar. Ein Konstrukteur kann auf dieser Grundlage die wirksame Kolbenfläche exakt an die Bedürfnisse seiner Konstruktion anpassen: Der für den Betrieb notwendige Volumenstrom lässt sich damit bei Bedarf deutlich reduzieren, wodurch Ventile, Verrohrung, Speicher, Aggregate und andere Bauteile des Fluidkreislaufs zum Teil deutlich kleiner ausgelegt werden können.

Genaue Hydraulikzylinder-Auslegung reduziert den Volumenstrom

Bei MAHA-AIP sollte ein Vier-Stempel-Prüfstand eine Kraft von 45 kN bei hohen Querkräften aufbringen. Ein Hydraulik-Zylinder der alten Baureihe 329 musste dafür einen Kolben-Durchmesser von 100 mm haben und konnte bis zu 79 kN Kraft leisten. Die präzise Dimensionierung durch die neue Baureihe 326 erlaubt jetzt den Einsatz eines Kolbens, der genau die erforderliche Kraft erbringt. Dieser hat einen Durchmesser von 92 mm. Durch diese unspektakuläre Größenänderung reduziert sich der Volumenstrom bei 8 Hz von 682,2 l/min auf 391,1 l/min. Ein weiterer konstruktiver Nutzen ist die Reduzierung der bewegten Masse.

Da die neue Baureihe zum selben Preis angeboten wird wie die bisherigen Reihen - 328 mit Ringspaltdichtung beziehungsweise 329 mit hydrostatisch gelagerter Kolbenstangenführung - lassen sich konstruktive Vorzüge mit einem deutlichen Einsparpotenzial verbinden. Außerdem konnte MAHA-AIP mit der neuen Reihe den eigenen Kunden eine Serienkonstruktion anbieten und dabei trotzdem in den Leistungswerten flexibel bleiben. Da sich zudem das Leistungsspektrum verschiedener Grundvarianten überlappt, können die Konstruktionen bei gleichen Kräften auf unterschiedliche Festigkeiten, Massen und Eigenfrequenzen ausgelegt werden.

Ein zusätzlicher Vorteil gegenüber den Reihen 328 und 329 ist eine konstruktionsbedingt kürzere Baulänge und das zusätzliche Potenzial zur Längenreduzierung durch den variablen Hub mit dem Ergebnis teilweise drastisch kürzerer Einbaumaße. In Verbindung mit einem kegelförmigen Zylinder-Fuß resultiert daraus eine noch einmal deutlich erhöhte Steifigkeit. Hinzu kommen weitere Befestigungsarten, auch für die stehende Montage der auf 320 bar Arbeitsdruck ausgelegten Gleichlauf-Zylinder.

Dichtungskombination Servofloat - das preiswerte Highlight für den Hydraulikzylinder

Bei der Anwendung der Test-Zylinder kommen zwei verschiedene Highend-Dichtungskombinationen zum Einsatz. Ein optimales Preis-Leistungsverhältnis für hochdynamische Anwendungen bietet die patentierte schwimmende Ringspalt-Dichtung von Hänchen mit dem Namen Servofloat. Sie war bisher in der Vorläufer-Baureihe 328 im Einsatz. Zylinder in Servofloat-Qualität sind nahezu reibungsfrei. Bei äußerst langsamen und sehr schnellen Bewegungen bieten sie berührungsfreien Druckabbau nach außen, geringe Leckage, höchste Positionier- und Wiederholgenauigkeit und sind stick-slip-frei.

In dieser Dichtungskombination wird beim Systemstart über die Zylinderkammern ein hydrodynamischer Ölstrom in der Ringspalt-Dichtung aufgebaut, sodass sich die Dichtung metallisch berührungslos „schwimmend“ radial um die Kolbenstange zentriert. Durch den anliegenden Druck verformt sich eine Büchse aus Stahl durch einen Drosselspalt und erzeugt so einen berührungsfreien Dichtspalt von wenigen 1/100 mm. Dieses Verfahren funktioniert aber nur durch eine Produktionsgenauigkeit im Bereich weniger µm. Denn sonst führt die Leckage zu hohen hydraulischen Verlusten. Austretendes Lecköl wird drucklos über einen Sammelanschluss in den Fluidkreislauf zurückgeführt. Das Fehlen einer berührenden druckbeaufschlagten Dichtung minimiert die Haft- und Gleitreibung im Zylinder.

Die Ringspalt-Dichtung hat nur eine druckabbauende Funktion bei geringster Leckage, deshalb wird die Kolbenstange mittels reiboptimierter Führungsbänder geführt. Trotzdem kann auch ein Zylinder mit schwimmender Ringspalt-Dichtung relativ hohe Querkräfte aufnehmen. Ein weiteres entscheidendes Argument für Zylinder mit schwimmender Ringspalt-Dichtung ist der Preis. Denn diese Qualität unterscheidet sich nur in den etwas niedrigeren zulässigen Seitenkräften von Zylindern mit hydrostatisch gelagerter Kolbenstangenführung, bringt aber einen Preisvorteil von etwa 30 %.

Dichtungskombination Servobear – geht bis an die Grenzen des Hydraulikzylinders

Überall dort, wo sehr hohe Querkräfte wirken, sind Zylinder mit hydrostatisch gelagerter Kolbenstangenführung das Maß der Dinge. Sie waren bisher das Herzstück der Baureihe 329. Denn mit dieser Dichtungskombination, die unter dem Namen Servobear im Katalog von Hänchen zu finden ist, lassen sich auch Antriebslösungen in Grenzbereichen realisieren. Bei Servobear wird die Kolbenstange durch das Aufbringen von Druck in vier Taschen im Ölstrom schwebend hydraulisch eingespannt. Dabei sind Stangenführung und Dichtung ein einziges Bauteil. Nur die Abstreifer verursachen ein vernachlässigbares Mindestmaß an Reibung.

Die Hydrostatik in diesen Dichtungskombinationen sorgt für eine Zentrierung der Kolbenstange entgegen möglichen Querkräften. Die Druckversorgung des hydrostatischen Lagers erfolgt intern über den Systemdruck. Die berührende Lecköl-Dichtung und der Schmutzabstreifer stehen nicht unter Druck. Somit ergibt sich eine sehr geringe und über den ganzen Druckbereich konstante Restreibung. Die Abführung des Leckölstroms in den Tank erfolgt drucklos am Leckölanschluss, es muss nicht abgesaugt werden. Anwendung findet diese Technik in Automobil- und Flugzeugtests ebenso wie in unterschiedlichen Industrie-Anwendungen mit einem mechanisch hochanspruchsvollen Umfeld.

Variationsvielfalt ohne Prototypen-Risiko

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 213608) | Archiv: Vogel Business Media