Eine hin- und hergehende Bewegung bezieht sich auf jede sich wiederholende Bewegung in einer geraden Linie, die nach oben und unten, von einer Seite zur anderen oder nach innen und außen umfasst. Diese Bewegung kann Wasser pumpen, Maschinen antreiben, Lebensmittel kühlen und hat viele andere Anwendungen. Das Prinzip der Hin- und Herbewegung treibt die meisten Verbrennungsmotoren an.
Ein mit Benzin oder Diesel betriebener Motor kann Leistung liefern, indem er den Kraftstoff in einem Luftgemisch entzündet. Die Verbrennungsenergie zwingt einen Kolben in eine lineare oder geradlinige Bewegung innerhalb eines Zylinders. Eine Kolbenstange ist mit einer Antriebswelle in einer Position außerhalb der Mitte verbunden, und die Kolbenbewegung wird in eine Drehbewegung umgewandelt, die das Fahrzeug antreiben kann. Der Kolben bewegt sich im Zylinder auf und ab, komprimiert den Kraftstoff wiederholt, überträgt die Kraft auf die Antriebswelle und stößt das Abgas aus.
Die Drehbewegung kann auch verwendet werden, um eine Hin- und Herbewegung zu erzeugen. Die Zahnstangenlenkung in vielen Automobilen besteht aus einem kreisförmigen Zahnrad oder Ritzel, das mit einer geraden Zahnradwelle ausgerichtet ist. Wenn das Lenkrad gedreht wird, dreht sich das Ritzel, bewegt die Welle hin und her und die Räder drehen sich.
Die Bewegung kann auch nach oben und unten erfolgen. Ein Beispiel ist eine handbetriebene Brunnenpumpe. Der Pumpengriff wird auf und ab bewegt, was einen Kolben unter der Erde am Ende einer Welle betätigt. Jedes Mal, wenn der Griff nach unten gedrückt wird, wird der Kolben nach oben gezogen und erzeugt einen Sog, um Wasser aus dem Brunnen zu ziehen. Elektrisch angetriebene Ölquellenpumpen verwenden das gleiche Prinzip, wobei ein rotierender Elektromotor einen Schwingarm antreibt, der die Pumpe antreibt.
Einige Dampfmaschinen im 1800. Jahrhundert waren Maschinen mit doppelter Wirkung, die Kraft in zwei Richtungen lieferten. Ein Kolben wurde in einem horizontalen Zylinder zentriert und eine Welle wurde von beiden Seiten des Kolbens mit Drehnocken verbunden. Eine Seite des Kolbens wurde mit Dampf beaufschlagt, während die andere Seite entlüftet wurde, und der Vorgang wurde umgekehrt. Die Hin- und Herbewegung der Welle wurde in eine Drehbewegung umgewandelt, die Maschinen antreiben konnte.
Die lineare Hin- und Herbewegung kann direkt verwendet werden, ohne sie in eine Drehbewegung umzuwandeln. Schlaghämmer und Rammgeräte verwenden einen sich hin- und herbewegenden Kolben, der durch Luft oder Dampf angetrieben wird. Jeder Arbeitshub des Kolbens kann als Energie zum Eintreiben von Befestigungselementen oder zum Setzen von Fundamentpfählen verwendet werden.
Gaskompressoren können Hubkolbensysteme sein. Bei diesen Systemen wird die Verdichterwelle von einem Gas- oder Elektromotor angetrieben, der die Kolben in Bewegung setzt. Viele Kältekompressoren und industrielle Luftkompressoren verwenden Kolbenmaschinen, da sie im Vergleich zu einem Rotationskompressor eine größere Kapazität für einen gegebenen Leistungsbedarf bereitstellen können.
Membranpumpen sind Kolbenmaschinen. Eine Pleuelstange von der Antriebswelle ist auf einer Seite einer Gummi- oder Polymermembran montiert, die eine feste Dichtung ist. Die hin- und hergehende Bewegung des Pleuels drückt die Membran hin und her, wodurch Flüssigkeit angesaugt und abgeführt wird. Membranpumpen werden häufig für Flüssigkeiten verwendet, die Feststoffe wie Schlamm oder einige korrosive Chemikalien enthalten.