Individuelles Tuning für Industriestoßdämpfer

Wie ACE noch kürzere Rückstellzeiten und höhere Taktungen ermöglicht, zeigt ein besonderer Einsatzfall. Industriestoßdämpfer können große Massen an Energie aufnehmen und zerstörungsfrei absorbieren. Für entsprechende Einsatzzwecke stellt der Spezialist für Industriestoßdämpfer ACE über 200 Stoßdämpfertypen zur Verfügung, deren Kraftaufnahmen zwischen 0,68 Nm/Hub und 44 000 Nm/Hub betragen. Zum punktgenauen Verzögern werden von diesen Maschinenelementen effektive Massenbereiche von 500 g bis 204 t abgedeckt. Für mehr als 95 Prozent der Anwender sind die Basismodelle schon hinreichend dimensioniert. Für die Übrigen muss es manchmal aber noch etwas mehr sein. Deshalb bietet ACE in Spezialfällen ein Tuning an.

Industriestoßdämpfer werden von vielen Konstrukteuren als richtige Wahl angesehen, um Massekräfte über die komplette Strecke mit konstanter Kraft abzubremsen. Im Gegensatz zu hydraulischen Bremszylindern und deren charakteristisch hoher Bremskraft am Hubanfang oder Luftpuffern, also der pneumatischen Endlagendampfung, mit deren bekannt hoher Bremskraft am Hubende nehmen Industriestoßdämpfer die Masse insgesamt weicher auf und verzögern gleich­mäßiger. Es entsteht dadurch eine konstante lineare Kennlinie­ und damit die geringste Belastung für die Konstruktion­. Zusätzlich wird eine erhebliche Lärmreduzierung erzielt.

Diese Dämpfungslösungen von ACE wandeln kinetische Energie in Wärme um. Trifft eine bewegte Masse auf den Industriestoßdämpfer, setzt dessen Kolben das Öl in der Druckhülse in Bewegung. Es wird durch die Drosselbohrungen gedrückt, womit die eingeleitete Energie in Wärme umgewandelt wird. Der hydraulische Druck bleibt während des gesamten Bremsvorgangs nahezu konstant. Genau diese Eigenschaften zeichnen die Stoßdämpfer der Magnum-Serie von ACE bereits bei den Standardlösungen durch die Integration von Innovationen wie einem Membranspeicher, besonderen Dichtungen und Druckhülsen in Topfform aus. Im Vergleich zu den Vorgängermodellen von ACE und denen von anderen Herstellern gelang es so, sowohl die Dämpfungsleistung zu steigern und die Lebensdauer zu verlängern.

Ein weiteres wesentliches Plus ist laut ACE: bei kompakter Bauform lässt sich der effektive Massenbereich erheblich erweitern. Konstrukteure haben mehr Spielraum bei der Dämpfergröße und bei der Ausnutzung der Maschinenleistung. Und sie sparen deutlich Platz beim Einbau zugunsten kleinerer, aber leistungsstärkerer Entwicklungen. Zudem spielen die wahlweise als einstellbare oder selbsteinstellende Maschinenelemente lieferbaren Komponenten ihre Vorzüge selbst in schwierigsten Umgebungen aus. Magnum-Dämpfer aus Edelstahl bieten Korrosionsschutz und solche mit speziellem Öl befüllt genügen selbst strengen Hygienevorschriften der Lebensmittelindustrie und Medizintechnik. Die selbsteinstellenden Vertreter der Standard-Produktfamilie MC33 bis MC64 mit PU-Kopf sind in den Gewindegrößen M33 x 1,5 bis M64 x 2 bei Dämpfungshüben bis 150 mm verfügbar und decken Energieaufnahmen von 170 bis 5650 Nm/Hub ab.

Die Standardaufprallgeschwindigkeiten liegen bei den bisher genannten Magnum-Dämpfern zwischen 0,1 und 6 m/s, und die Taktung sollte in der Regel nicht mehr als 1 Hz betragen. Genau an dieser Stelle konnten die Konstrukteure von ACE vor Kurzem in einem Sonderfall zeigen, was in ihnen steckt. Für einen Sonderauftrag galt es, zuerst mit simulationsgestützten Berechnungen und dann in der Kleinserie durch Modifikationen deutlich mehr aus den Magnum-Stoßdämpfern mit Gewinde M64 zu holen als bei den Standardtypen. Konkret hatte der Kunde den Wunsch, 8,5 kg an Masse bei einer Aufprallgeschwindigkeit von 14 m/s und einer Frequenz von 10 Hz zuverlässig abzubremsen. Während die Aufprallgeschwindigkeit in diesem Fall die normalerweise zulässige Geschwindigkeit „nur“ um das 2,5-fache übersteigt, bedeutet die Frequenz von 10 Hz eine Steigerung der Taktung um das Zehnfache gegenüber der Standardauslegung.

Generell müssen für diese hohen Taktungen möglichst kurze Dämpfungshübe verwendet werden. Daher­ wurde der Standardstoßdämpfer aus Edelstahl mit einer Hubverkürzung simuliert. Anstelle eines Standardhubes von 50 mm reduzierte ACE diesen auf 30 mm. Der Vorteil liegt darin, dass dadurch ein größeres Ölvolumen im Dämpfer als bei dem herkömmlichen Typ entsteht. Damit zehn Takte pro Sekunde für den Dämpfer möglich sind, waren weitere Modi­fikationen erforderlich. So wurde der für diesen Fall auserkorene Magnum mit einer stärkeren Rückstellfeder als die Serientypen ausgestattet. Der Ölrückfluss im Dämpfer wurde ebenfalls optimiert. Gleiches galt für das Bohrbild in der Druckhülse. Die Anzahl der Drosselbohrungen und die Durchmesser wurden nach den Simulationen so angepasst, dass beim Abbremsen von 50 auf 0 km/h eine möglichst konstante Kraft-Weg-Kurve entsteht. Das Öl, das während des Dämpfungsvorganges durch die nunmehr optimierten Drosselbohrungen strömt, muss jetzt in kürzester Zeit hinter den Kolben und auch in den Ausgleichsspeicher gelangen. Dieser nimmt das von der eintauchenden Kolbenstange verdrängte Ölvolumen auf. Das ist von besonderer Bedeutung, da sonst ein zu hoher Druck auf die Führungslager entsteht und es zu Schäden an der Konstruktion führen kann.

Im konkreten Fall gelang es ACE, in Kombination mit einer Anpassung des Dichtungspaketes die genannten Optimierungen in Summe so auszuführen, dass alle Kundenanforderungen erfüllt wurden.