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Bau & Handwerk

Hydraulikzylinder berechnen

Geben Sie Kolben- und Stangendurchmesser, Systemdruck, Förderstrom der Pumpe und den Hub ein. Der Rechner liefert Kräfte, Geschwindigkeiten und das Ölvolumen für beide Bewegungsrichtungen.

Zylinder und Hydraulikaggregat
0 bei einem Plunger- oder Gleichgangzylinder ohne Stange auf der Ringseite.
Reibung der Dichtungen; übliche Werte 85 bis 95 %.
Ergebnis

Wie viel Kraft bringt ein Hydraulikzylinder?

Ein Hydraulikzylinder wandelt Öldruck in eine geradlinige Kraft um. Beim Ausfahren wirkt der Druck auf die volle Kolbenfläche, beim Einfahren nur auf die Ringfläche, also die Kolbenfläche abzüglich des Stangenquerschnitts. Deshalb zieht ein Differentialzylinder schwächer, als er drückt, fährt dafür aber schneller ein. Beides zeigt der Rechner getrennt an.

Für die Kraft zählt neben Druck und Fläche der Wirkungsgrad. Dichtungen und Führungen erzeugen Reibung, die einen Teil der theoretischen Kraft aufzehrt. Ein Wert um 95 Prozent passt für gut laufende Zylinder; bei kleinen Durchmessern, niedrigem Druck oder älteren Dichtungen liegt er spürbar darunter. Die Einheit bar wird dabei in Newton pro Quadratmillimeter umgerechnet: 1 bar entspricht 0,1 N/mm².

Die Geschwindigkeit hängt nur vom Förderstrom der Pumpe und der jeweils beaufschlagten Fläche ab. Aus dem Hub ergibt sich das Ölvolumen, das pro Bewegung in den Zylinder fließt. Das ist wichtig, um Tankgröße, Pumpe und Taktzeit einer Presse, eines Holzspalters oder eines Kippers aufeinander abzustimmen.

F=p×A×ηmit A=π⋅D24 (Ringfla¨che: π⋅(D2−d2)4); v=QA; V=A×HubF = p \times A \times η\quad \text{mit}\ A = \frac{\pi \cdot D^{2}}{4\,\left(\text{Ringfläche}:\ \frac{\pi \cdot \left(D^{2} - d^{2}\right)}{4}\right)};\ v = \frac{Q}{A};\ V = A \times \text{Hub}

Beispiel: Kolben 63 mm, Stange 36 mm, 160 bar, 20 l/min, 300 mm Hub, Wirkungsgrad 95 Prozent: Kolbenfläche 31,17 cm², Ringfläche 20,99 cm². Druckkraft 47,38 kN, Zugkraft 31,91 kN. Ausfahren mit 106,9 mm/s, Einfahren mit 158,8 mm/s. Ölvolumen 0,935 Liter beim Ausfahren und 0,630 Liter beim Einfahren, ein Ausfahrhub dauert 2,81 Sekunden.

Auslegung in der Praxis

Wählen Sie den Zylinder so, dass die benötigte Kraft schon bei etwa 80 Prozent des maximalen Systemdrucks erreicht wird. So bleibt Reserve für Druckverluste in Schläuchen, Ventilen und Filtern, die der Rechner nicht kennt. Gerade bei langen Leitungen und kaltem Öl kommt am Zylinder deutlich weniger Druck an, als das Manometer an der Pumpe zeigt.

Das Flächenverhältnis von Kolben- zu Ringfläche bestimmt, wie stark sich Ein- und Ausfahren unterscheiden. Bei einem Verhältnis von etwa 1,5 fließt beim Einfahren anderthalbmal so viel Öl aus dem Kolbenraum zurück, wie die Pumpe liefert. Rücklaufleitung und Filter müssen diesen größeren Volumenstrom vertragen, sonst steigt der Staudruck.

Bei langen Hüben und großer Druckkraft ist die Knicksicherheit der Kolbenstange entscheidend. Sie hängt von Stangendurchmesser, freier Länge und Einbauart ab und wird hier nicht geprüft. Hersteller geben dafür Diagramme an. Ebenso wenig berücksichtigt sind Beschleunigungskräfte und Druckspitzen beim schnellen Schalten der Ventile.

Für die Umrechnung von Druckeinheiten hilft der Druck-Umrechner, für Kräfte der Kraft-Umrechner. Wenn statt Öl Druckluft arbeitet, nutzen Sie den Pneumatikzylinder-Rechner. Die Ergebnisse sind Rechenwerte für die Vorplanung; sicherheitsrelevante Hydraulik gehört in die Hände einer Fachkraft.

Tipps und typische Fehler

Hydraulik auslegen.

  • Reserve: 80 % Druck.
  • Ringseite: Schwächer.
  • Rücklauf: Größerer Strom.
  • Knickung: Prüfen.

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Häufige Fragen

Warum zieht der Zylinder schwächer, als er drückt?

Beim Einfahren wirkt der Druck nur auf die Ringfläche, weil die Kolbenstange einen Teil der Fläche belegt.

Wie schnell fährt ein Hydraulikzylinder aus?

Förderstrom geteilt durch die Kolbenfläche, also bei 20 l/min und 63 mm Kolben gut 10 cm pro Sekunde.

Welcher Wirkungsgrad ist realistisch?

Für gängige Zylinder etwa 85 bis 95 Prozent, abhängig von Dichtungen und Druck.

Wie rechne ich bar in Newton pro Quadratmillimeter um?

1 bar entspricht 0,1 N/mm², 160 bar also 16 N/mm².

Wie groß sollte der Tank eines Hydraulikaggregats sein?

Bei stationären Anlagen oft das Drei- bis Fünffache des Förderstroms pro Minute, bei mobiler Hydraulik weniger.

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Rechtlicher Hinweis: Die Mengen und Werte sind Richtwerte für die Planung und keine Statik-, Brandschutz-, Elektro- oder Energieberatung. Tragende Bauteile sowie Elektro-, Gas- und Heizungsarbeiten gehören in die Hand von Fachplanern und zugelassenen Fachbetrieben. Herstellerangaben und geltende Vorschriften gehen vor.

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