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Die Wärmeentwicklung in Hochzyklus-Zylinderdichtungen entsteht durch Reibung zwischen Dichtungselementen und Zylinderflächen, adiabatische Kompression eingeschlossener Luft und Hystereseverluste in Elastomermaterialien, wobei Temperaturen von 80 bis 120 °C erreicht werden können, die den Verschleiß der Dichtungen beschleunigen und die Zuverlässigkeit des Systems beeinträchtigen.
Polytrope Prozesse in Pneumatikzylindern stellen die reale Luftausdehnung dar, bei der der polytrope Index (n) je nach Wärmeübertragungsbedingungen, Zyklusgeschwindigkeit und thermischen Eigenschaften des Systems zwischen 1,0 (isotherm) und 1,4 (adiabatisch) variiert, wobei die Beziehung PV^n = konstant gilt.
Die Luftviskosität steigt bei niedrigen Temperaturen gemäß dem Sutherland-Gesetz deutlich an, was zu einem höheren Strömungswiderstand durch Ventile, Armaturen und Zylinderanschlüsse führt. Dies erhöht direkt die Reaktionszeit des Zylinders, indem es die Durchflussraten verringert und die für die Bewegungsauslösung erforderlichen Druckaufbauzeiten verlängert.
Die Druckabfalldynamik in pneumatischen Systemen folgt den Prinzipien der Strömungsmechanik, wobei jede Einschränkung (Anschlüsse, Armaturen, Ventile) Energieverluste proportional zur quadrierten Strömungsgeschwindigkeit verursacht, wobei der Gesamtdruckabfall des Systems die Summe aller Einzelverluste ist, was die verfügbare Zylinderkraft und die Geschwindigkeitsleistung direkt verringert.
Stribeck-Kurven beschreiben die Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten und dem dimensionslosen Parameter (η×N×V)/P und zeigen drei unterschiedliche Reibungsregime: Grenzschmierung (hohe Reibung, Oberflächenkontakt), Mischschmierung (Übergangsreibung) und hydrodynamische Schmierung (geringe Reibung, vollständige Trennung des Flüssigkeitsfilms).
