Dauerbruchfestigkeit

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo zusammen!

Folgende Gegebenheiten:

Die Kolbenstange (ø63 aus 42CrMo4) eines Hydraulikzylinders (Kolben-ø: 125 bei 210 bar) hat während des Ein- und Ausfahrzyklus eine Querkraft von ~6kN. Sprich der Zylinder ist nicht parallel zur Bewegungsrichtung montiert, sondern hat bewusst eine Abweichung von 5-10°. Gefordert sind 6 Mio. Zyklen ohne das die Kolbenstange bricht.

Laut Roloff/Matek hat 42CrMo4 eine Biegeschwellfestigkeit von 825 N/mm². Meine Frage ist jetzt, ob es nötig ist die Stange noch ggf. zu härten, um die Dauerbruchfestigkeit zu erhöhen um diese 6 Mio. Zyklen unbeschadet überstehen zu können.

Hoffe mir kann weitergeholfen werden :wink:

MfG
Kuno911

#2

noch dazu:

Am Kolbenstangenkopf wird ein Gelenklager aufgeschraubt. Das Gewinde dazu ist M48x2 mit einer Länge von 76,2 mm samt Freistich Form E

#3

Länge der Stange? o. w. T.
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#4

Hallo Kuno,
zunächst würde ich versuchen generell so konstruieren, daß keine bzw. nur geringfügig Querkräfte direkt auf den Kolben wirken.
Hierzu entkoppelnde Elemente an Kolbenstange (zb. flexibel Kupplung)und Zylinderlagerung (zB. drehbare Lagerung) verwenden + und Führung (=Aufnahme v. Querkräften)dann in das zu bewegende Dingens legen.
Um aber Deine Frage konkret zu beantworten ist es nötig zu wissen wie lange die Stange ist, bzw. in welchem Abstand zum Kolbenstangenlager die Querkraft wirkt…anonsten kannste gar nix berechnen.
Ausserdem sei zu bemerken, das mit hoher Wahrscheinlichkeit auch in Deinem Anwendungsfall das Innenleben des Zylinders (Gleitlager, Kolben, Magnete, Dichtungen) Schlapp macht, wenn das Biegemoment zu groß ist…und nicht die Stange.

Ich hoffe weitergeholfen zu haben.

Viele Grüße,
M.

#5

Bei einem Hub von 125 mm wird die Stange 465,2 mm lang sein

#6

Das Drehmoment im ausgefahrenen Zustand, dass auf die Stange und den Zylinder wirken würde, beläuft sich auf rund 2000 Nm.

Dichtungen sind auf so eine Belastung ausgelegt. Es geht nur um die Stange. Insgesamt ist die Stange 465,2 mm lang. Mit dem Gelenklager, dass aufgeschraubt wird, würden die angreifenden 6 kN bei 559 mm angreifen. Abzüglich der Länge des Kolbens und des Führungsflansch liege ich bei einer Länge von 317 mm von Ende Führung bis zur Querkraft.

#7

Hallo Kuno,
wenn man die nackten Zahlen nimmt und weitere Einflüsse (Kerben, Einstiche, Bohrungen, Atmosphäre, Temperaturen etc.) nicht berücksichtigt, müßte nach meiner überschlägigen Betrachtung die Stange - mit einiger Sicherheit - diese Belastung auf Dauer aushalten (bei jedem Ruhegrad). Diese Angabe ist ohne Gewähr.

Gruß,
M.