Endlagendämpfung von Hydraulikzylindern
Bei schnellen Hubbewegungen (Richtwert v > 0,1 m/s) und/oder bei der Bewegung großer Massen ist eine Endlagendämpfung im Hydraulikzylinder notwendig, deren Ziel es ist, die Geschwindigkeit der bewegten Masse kontinuierlich abzubremsen und mit möglichst geringer Geschwindigkeit auf den mechanischen Anschlag im Zylinder aufzutreffen und somit Beschädigungen im Zylinder bzw. Überlastungen an der Kolbenstange, die zum Bruch führen können, zu vermeiden.
Bei einem gedämpften Zylinder wird das Druckmedium kurz vor Erreichen der Endlage mittels eines Dämpfungskolbens über eine Bypass-Bohrung abgeleitet, wodurch sich der sogenannte Dämpfungsdruck aufbaut und den Zylinder kontinuierlich abbremst. Im Gegensatz zu den Blockzylindern3 ist die Stärke der Dämpfung bei den Rundzylindern einstellbar. Durch die besondere Gestaltung des Dämpfungskolbens entsteht ein linearer Dämpfungsverlauf, der die ansonsten auftretenden Druckspitzen verhindern soll.
Berechnung der Endlagendämpfung
Die Entscheidung über den Einsatz einer Endlagendämpfung kann mit dem folgenden Ansatz getroffen werden:
Ermittlung des Energie-Eintrages
Horizontale Anordnung:
| E = ½ m * v2 | E = Energie-Eintrag (Nm) m = Masse (kg) v = Hubgeschwindigkeit (m/s) |
| Vertikale Anordnung: E = ½ m * v2 +/ - m * g * s * sin α | g = Erdbeschleunigung (m/s2) s = Dämpfungslänge (m) |
| Der Wert dieser Energie wird mit dem Arbeitsvermögen des Zylinders gleichgesetzt; E=W | |
| Bestimmung des Dämpfungsdruckes pD= (W/AD∗s)+(p∗A1/AD) | pD = mittlerer Dämpfungsdruck (N/cm2) W = Arbeitsvermögen = E (Nm) AD = wirksame Dämpfungsfläche (cm2) A1 = wirksame Kolbenfläche (cm2) p = Systemdruck (N/cm2) s = Dämpfungslänge (m) |
Ergebnis:
Liegt der Wert pD über dem zulässigen Prüfdruck des Zylinders, muss ein größerer Kolbendurchmesser, ein Zylinder mit einem höheren zulässigen Betriebsdruck eingesetzt oder der Betriebsdruck des Zylinders verringert werden. Als weitere Möglichkeiten steht noch die Verlängerung des Dämpfungswegs (Sonderkonstruktion) zur Verfügung, was aber möglichst zu vermeiden ist, da dies i.d.R. eine Sonderkonstruktion des Zylinders zur Folge hätte.