Führungsringe für Kolben richtig auswählen
Lars Butenschön | 12. November 2021
Wie bei den meisten Maschinenkomponenten – und eigentlich so ziemlich allem im Leben – steckt der Teufel bei der Auswahl des richtigen Führungsrings für Kolben im Detail. So kommt es einerseits auf Details wie die Ausführung des Schlitzes an, oder die Tiefe und Breite der Fixiernut. Auf der anderen Seite spielt der verwendete Werkstoff eine wichtige Rolle und wirkt sich wiederum auf die Einbautoleranzen aus. Worauf es bei der Auswahl des Führungsrings ankommt, erfahren Sie hier.
Mechanische Anforderungen für Führungsringe: Druck, Geschwindigkeit, Schmierung
Die wichtigste Einflussgröße bei der Auswahl von Führungsringen sind einerseits der Druck – oder die Kraft pro Fläche, die in der Anwendung auf die Ringe wirkt. Zusätzlich spielt jedoch auch die Häufigkeit und Geschwindigkeit der Bewegung eine große Rolle. Und nicht zuletzt sollten auch die Art der Schmierung und der Reibwert berücksichtigt werden. Aber warum sind diese Angaben so wichtig?
Führungsringe, die hohem Druck – also großen Kräften ausgesetzt sind, sollten aus möglichst widerstandsfähigem Material bestehen. Etabliert haben sich hier selbstschmierende faserverstärkte Kunststoffe oder eben Stähle, die allerdings den Nachteil haben, schwerer zu sein und permanent geschmiert sein müssen. Allerdings spielt hier auch die Bewegungsgeschwindigkeit eine Rolle. Ist das Produkt aus Geschwindigkeit und Druck zu groß, kann die dadurch entstehende Reibungswärme je nach verwendetem Werkstoff ohne zusätzliche Schmierung nicht ausreichend abgeführt werden. (siehe auch: der PV-Wert).
Die Art der Schmierung hängt von den Notwendigkeiten der Anwendung auf der einen Seite und den technischen Eigenschaften der in Frage kommenden Führungsringe auf der anderen Seite ab. Führungsringe aus Kunststoff oder Kunststoffgeweben sind häufig selbstschmierend. Sogenannte Festschmierstoffe wie zugesetztes PTFE oder Molybdänsulfid (MoS2) sorgen hier für geringstmögliche Reibwerte und schützen die Kolbenstange oder den Zylinder vor Verschleiß.
Form und Maße von Führungsringen
Führungsringe werden auf zwei Arten montiert. Entweder werden Sie auf Wellen bzw. Stangen aufgesteckt oder als Führung in Zylinder eingebracht. Aus diesem Grund sind Führungsringe geschlitzt, um die nötige Spannkraft bzw. Flexibilität aufzubringen. Zusätzlich erfüllen Führungs- bzw. Kolbenringe in einigen Anwendungsfällen auch eine Dichtungsfunktion oder sollen Schmier- oder Hydrauliköl gezielt durchlassen. Über diese Eigenschaft entscheidet die Formgebung des Schlitzes. Möglich sind schräge und gerade Schlitze oder formschlüssige Varianten mit einem Z- oder Zahnprofil. Führungs- und Kolbenringe aus Kunststoff bieten hier den Vorteil der unaufwändigeren Formgebung, da Kunststoffe verhältnismäßig einfach und kostengünstig be- und verarbeitet werden können.
Werkstoffvielfalt für Führungsringe
Gerade in der Welt der Kunststoffe gibt es eine große Bandbreite von verschiedenen Werkstoffen. Nicht jeder eignet sich für Führungsringe. Auch sind Zusatzstoffe nötig, um die Materialeigenschaften gezielt für den Einsatz als Führungsring zu optimieren. Neben den so verbesserten Eigenschaften wie Elastizität, Reibwerten und mechanischer Stabilität, unterscheiden sich die Werkstoffe vor allem in der Temperaturbeständigkeit, der thermischen Ausdehnung und Chemikalienbeständigkeit.
Gerade die oben genannten Eigenschaften wie die mechanische Festigkeit und die Elastizität, maximale PV-Werte oder die thermischen Eigenschaften lassen sich sehr gut mit Datenblättern vergleichen. Doch was sagen diese über die Haltbarkeit und Lebensdauer der Komponenten aus? Hier fällt der Vergleich oft schwer. Abhilfe schaffen hier Auslegungsprogramme und Formeln.
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