Was macht einen Bergbauzylinder im Dauerbetrieb unter hoher Belastung zuverlässig?
A Bergbauzylinder Sie arbeiten unter Bedingungen, die weitaus anspruchsvoller sind als die von herkömmlichen industriellen Hydraulikzylindern. Muldenkipper, Tunnelbohrmaschinen, Bohrgeräte, Tunnelbohrmaschinen und Untertagebauausrüstungen sind oft über lange Schichten im Einsatz und dabei Stößen, Vibrationen, Staub, Feuchtigkeit, hohen Lasten und plötzlichen Änderungen des Arbeitswiderstands ausgesetzt.
Bei diesen Maschinen dient der Hydraulikzylinder nicht nur dem Aus- und Einfahren. Er kann beispielsweise einen beladenen Lkw-Aufbau anheben, einen Fahrzeugrahmen stabilisieren, schwere Geräte steuern, einen Schneidkopf abstützen, einen Bohrausleger bewegen oder eine Maschine fest am Boden fixieren.
Aus diesem Grund muss ein Hydraulikzylinder für Bergbaumaschinen über wiederholte Arbeitszyklen hinweg eine stabile Kraft, kontrollierte Bewegung, zuverlässige Abdichtung und strukturelle Festigkeit gewährleisten.
A Bergbauzylinder Beginnt zu arbeiten, bevor sich die Maschine bewegt.
Wenn eine Bergbaumaschine einen Arbeitszyklus beginnt, können bereits mehrere Hydraulikzylinder statische Lasten tragen.
Federungszylinder stützen die Fahrzeugkarosserie und absorbieren die durch unebene Straßen entstehenden Kräfte. Stützzylinder stabilisieren Tunnelvortriebsmaschinen und Bohrgeräte vor Beginn der Schneid- oder Bohrarbeiten. Ausleger- und Hubzylinder halten schwere Konstruktionen in einem festen Winkel, während die Maschine für die Fahrt vorbereitet wird.
Diese Zylinder müssen auch dann einer Lastverschiebung widerstehen, wenn sich ihre Kolbenstangen nicht bewegen. Interne Leckagen, Verformungen der Dichtungen oder instabiler Druck können dazu führen, dass sich die Tragstruktur allmählich bewegt, was die Maschinenbalance und die Betriebsgenauigkeit beeinträchtigt.
Die Haltefunktion ist besonders wichtig bei Muldenkippern und Untertagebaumaschinen. Ihre Hydraulikzylinder können über lange Zeiträume große, hängende oder versetzte Lasten tragen. Zylinderkonstruktion, Dichtungssystem, Hydraulikkreislauf und Befestigungspunkte müssen daher optimal aufeinander abgestimmt sein, um eine stabile Position zu gewährleisten.
Was passiert bei einer plötzlichen Laständerung?
Bergbaumaschinen arbeiten selten unter konstanter Last. Ein Schneidkopf kann von weichem Material in eine härtere Gesteinsschicht gelangen. Ein Lkw-Federungszylinder kann beim Durchfahren einer tiefen Spurrille einen plötzlichen Stoß erleiden. Ein Bohrgerät kann während des Bohrvorgangs auf wechselnden Bodenwiderstand stoßen.
Diese Laständerungen erzeugen Druckschwankungen im Hydraulikzylinder. Kolbenstange, Zylinderrohr, Kolben, Dichtungen und Verbindungsbolzen können wiederholten Stößen ausgesetzt sein.
Ein Zylinder für den Bergbau benötigt daher mehr als eine hohe theoretische Belastbarkeit. Er muss auch dynamische Belastungen ohne übermäßige Verformung, Beschädigung der Dichtung oder Verlust der Bewegungsgenauigkeit aushalten.
Hochfeste Kolbenstangenmaterialien tragen zur Biege- und Stoßfestigkeit des Zylinders bei. In Anwendungen mit Federung im Bergbau verbessern Öl-Gas-Trennung und pneumatische Dämpfung das Ansprechverhalten und reduzieren die auf die Fahrzeugstruktur wirkenden Kräfte bei plötzlichen Bewegungen. Diese Merkmale gewährleisten sowohl den Bedienerkomfort als auch die Langlebigkeit der Komponenten im Dauerbetrieb.
Der Staubschutz ist Teil der Zylinderkonstruktion
Staub stellt eine der größten Herausforderungen im Bergbau dar. Feine Partikel können sich auf der freiliegenden Kolbenstange absetzen und bei jedem Zurückfahren des Zylinders in Richtung Dichtungsbereich wandern.
Gelangen abrasive Partikel in das Dichtungssystem, können sie die Kolbenstangenoberfläche zerkratzen, die Stangendichtung beschädigen und das Hydrauliköl verunreinigen. Dies kann mit der Zeit zu äußeren Leckagen, innerem Verschleiß, instabilen Bewegungen und einer verringerten Zylindereffizienz führen.
Die in Tunnelbohrmaschinen, Schneidköpfen und Bohrgeräten verwendeten Zylinder für den Bergbau können daher verstärkte Staubschutzstrukturen um die Kolbenstangen- und Bolzenverbindungen aufweisen. Der auf der Produktseite beschriebene Teleskopzylinder des Schneidkopfes verfügt über eine skelettierte Staubdichtung an der Bolzenbohrung, um den Schutz in staubigen Arbeitsumgebungen zu verbessern.
Die Staubabdichtung sollte nicht von einer einzelnen Abstreifdichtung abhängen. Oberflächenhärte, Kolbenstangenbeschaffenheit, Dichtungsanordnung, Bolzenschutz und Wartungsbedingungen beeinflussen allesamt, wie gut der Zylinder Verschmutzungen bei wiederholtem Aus- und Einfahren widersteht.
Warum die Kolbenstangenoberfläche unterirdisch wichtig ist
Die Kolbenstange ist eines der am stärksten beanspruchten Teile eines Förderzylinders. Im Betrieb kann sie mit Staub, Wasser, Schlamm, abrasiven Partikeln und korrosiven Stoffen in Kontakt kommen. Sie muss zudem wiederholt das Dichtungssystem passieren und dabei axiale und mitunter auch seitliche Belastungen aufnehmen.
Eine beschädigte Kolbenstangenoberfläche kann die Lebensdauer der Dichtung erheblich verkürzen. Kratzer, Korrosionsstellen und Oberflächenverschleiß bilden Wege, durch die Hydrauliköl austreten kann. Sie können außerdem die Dichtlippe bei jedem Betriebszyklus beschädigen.
Für anspruchsvolle Anwendungen im Bergbau werden Kolbenstangen beispielsweise mit zweilagiger Verchromung und Hochfrequenzhärtung versehen. Der auf der Produktseite abgebildete Teleskopzylinder des Schneidkopfes ist mit einer Verchromung mit einer Härte über HV850 versehen, während die gehärtete Kolbenstange eine Härte über HRC52 erreicht. Diese Behandlungen verbessern die Beständigkeit gegen Verschleiß, Korrosion und Stöße.
Eine Oberflächenbehandlung ersetzt nicht die korrekte Ausrichtung. Wird der Zylinder dauerhaft seitlich belastet, kann selbst eine gehärtete Kolbenstange ungleichmäßigen Verschleiß aufweisen. Die Montagekonstruktion muss die Kraftübertragung des Zylinders entlang seiner vorgesehenen Achse ermöglichen.
Unterschiedliche Abbauprozesse erzeugen unterschiedliche Zylinderanforderungen.
Ein Förderzylinder ist kein einheitliches Bauteil. Seine Konstruktion hängt stark von seiner Funktion ab.
Federungszylinder
Die Federungszylinder stützen die Fahrzeugkarosserie und absorbieren Stöße von unebenen Straßen. Sie erfordern ein schnelles Ansprechverhalten, effektive Dämpfung, stabile Abdichtung und hohe Stoßfestigkeit.
Hubzylinder
Hubzylinder heben LKW-Aufbauten, Schaufelräder, Plattformen, Schneidköpfe oder andere schwere Konstruktionen an. Ihre größte Herausforderung besteht darin, über einen langen Hub hinweg ausreichend Schub zu erzeugen und gleichzeitig die Stabilität zu gewährleisten.
Lenkzylinder
Lenkzylinder arbeiten bei häufigen Richtungswechseln. Sie benötigen eine reaktionsschnelle Bewegung, eine gleichmäßige Hubsteuerung und eine zuverlässige Abdichtung, um ein vorhersehbares Fahrverhalten zu gewährleisten.
Schneidkopfzylinder
Tunnelvortriebsmaschinen verwenden rotierende, teleskopierbare und Hubzylinder am Schneidkopf. Diese Komponenten arbeiten in unmittelbarer Nähe von Staub, Gesteinsfragmenten, Vibrationen und wechselndem Schneidwiderstand. Je nach Funktion können die für Tunnelvortriebsmaschinenzylinder angegebenen Betriebsdrücke bis zu 32 MPa betragen.
Stütz- und Bohrzylinder
Ankerbohranlagen und Tunnelbohrmaschinen nutzen hintere Stützen, Dachstützen, Gleitrahmen, Kettenantriebe, Auslegerverlängerungen und Hubzylinder für die Schaufeln. Zu ihren Aufgaben gehören die Stabilisierung der Maschine, das Bewegen von Arbeitsstrukturen und das Abfangen der Ausrüstung gegen äußere Reaktionskräfte.
Der Unterschied zwischen diesen Funktionen erklärt, warum Bohrungsdurchmesser, Kolbenstangendurchmesser, Hub, Montageart, Nenndruck und Dichtungsanordnung nicht bei allen Bergbauzylindern identisch sein können.
Lange Striche verursachen mehr als nur ein Platzproblem
Hebe- und Teleskopzylinder im Bergbau können lange Hubwege erfordern. Die Produktspezifikationen umfassen Hubzylinderhübe im mehrmetergroßen Bereich, abhängig von der Gerätekonfiguration.
Mit zunehmender Hublänge gewinnt die Stabilität der Kolbenstange an Bedeutung. Eine lange, ausgefahrene Stange reagiert empfindlicher auf Seitenkräfte, Fluchtungsfehler und Knickkräfte. Zylinderlaufbahn und Halterung müssen die Bewegungsbahn während des gesamten Hubs kontrollieren.
Langhubzylinder fördern zudem ein größeres Volumen an Hydrauliköl. Dies beeinflusst Zykluszeit, Pumpenfördermenge, Schlauchgröße und Wärmeentwicklung. Schnelles Ausfahren kann die Produktivität steigern, jedoch kann eine unkontrollierte Geschwindigkeit beim Erreichen des Hubendes einen starken Aufprall verursachen.
Dämpfung, Durchflussregelung und eine geeignete Endlagenverzögerung können diese Kräfte reduzieren und sowohl den Zylinder als auch die angeschlossene Maschinenstruktur schützen.
Die Stabilität der Leistung hängt vom gesamten Hydrauliksystem ab.
Selbst ein mechanisch robuster Bergbauzylinder kann schlecht funktionieren, wenn das Hydrauliksystem verschmutzt, überhitzt oder Druckspitzen ausgesetzt ist.
Hohe Öltemperaturen verringern die Viskosität und können interne Leckagen verstärken. Verunreinigtes Öl beschleunigt den Verschleiß von Dichtungen, Kolbenflächen und Steuerventilen. Plötzliche Druckspitzen können den Zylinder überlasten oder die Verbindungsstruktur beschädigen.
Ein zuverlässiger Betrieb hängt daher von mehreren miteinander verbundenen Bedingungen ab:
- Stabiler Hydraulikdruck
- Korrekte Ölviskosität
- Effektive Filtration
- Geregelte Zylindergeschwindigkeit
- Korrekte Montageausrichtung
- Sichere Stift- und Lagerverbindungen
- Schutz gegen seitliche Belastung
- Regelmäßige Überprüfung von Stangen und Dichtungen
Bergbaumaschinen laufen oft im Dauerbetrieb, daher sollten selbst geringfügige Änderungen bei Leckagen, Bewegungsgeschwindigkeit, Temperatur oder Vibrationen nicht ignoriert werden. Diese Veränderungen können auf beginnenden Verschleiß hinweisen, bevor es zu einem vollständigen Zylinderausfall kommt.
Die Förderzylinder unterstützen den gesamten Arbeitszyklus.
Ein Bergbauzylinder beeinflusst weit mehr als nur eine einzelne Maschinenbewegung. Er trägt zur Fahrzeugstabilität, Schnittgenauigkeit, Hubgeschwindigkeit, Lenkreaktion, Maschinenunterstützung und zum Bedienerkomfort bei.
Das auf dieser Seite vorgestellte Produktsortiment umfasst Zylinder für Lkw mit breiter Karosserie, Bergbaufahrzeuge, Tunnelbohrmaschinen, Ankerbohranlagen und Tunnelreparaturmaschinen. Je nach Anwendung handelt es sich dabei um Federungs-, Hub-, Lenk-, Schneidkopf-, Stütz-, Teleskop-, Ausleger-, Arm-, Löffel- und Schildzylinder.
Durch die Kombination von struktureller Festigkeit, verschleißfesten Stangenoberflächen, Staubschutz, kontrollierter Abdichtung und anwendungsspezifischen Abmessungen kann ein Bergbauzylinder auch unter hohen Belastungen und in anspruchsvollen Arbeitsumgebungen eine stabile Kraft liefern.
Häufig gestellte Fragen
1. Was ist ein Bergbauzylinder?
Ein Bergbauzylinder ist ein Hochleistungs-Hydraulikzylinder, der zum Heben, Steuern, Stützen, Positionieren, Aufhängen oder Stabilisieren von Bergbau- und Tunnelbaugeräten verwendet wird.
2. Warum benötigen Zylinder im Bergbau einen stärkeren Staubschutz?
Bergbaustaub kann Stangenoberflächen und Dichtungen beschädigen. Verbesserte Abstreifer, Staubdichtungen, Oberflächenbehandlungen und geschützte Verbindungsstellen tragen dazu bei, das Eindringen von Verunreinigungen zu reduzieren.
3. Wo werden Bergbauzylinder üblicherweise eingesetzt?
Sie werden in Muldenkippern, Tunnelvortriebsmaschinen, Bohrgeräten, Tunnelbohrmaschinen, Untertage-Ausbaugeräten, Schürfkübelwagen und Tunnelreparaturmaschinen eingesetzt.
4. Warum ist die Härte der Kolbenstange wichtig?
Eine härtere Kolbenstangenoberfläche verbessert die Beständigkeit gegen Abrieb, Stöße und Korrosion und trägt so zum Schutz des Dichtungssystems bei wiederholtem Betrieb unter rauen Umgebungsbedingungen bei.