Bereits als Basismodell sind Industriestoßdämpfer eine gute Wahl, um Massekräfte über die komplette Strecke mit konstanter Kraft abzubremsen. Im Gegensatz zu hydraulischen Bremszylindern nehmen sie Massen weicher auf und verzögern gleichmäßiger. Für entsprechende Einsatzzwecke stellt die ACE Stoßdämpfer GmbH, Langenfeld, über 200 Stoßdämpfertypen zur Verfügung, deren Kraftaufnahmen zwischen 0,68Nm/Hub und 126.500Nm/Hub betragen.
Zum punktgenauen Verzögern werden von diesen Maschinenelementen effektive Massenbereiche von 500g bis 204 Tonnen abgedeckt. Damit sind die Basismodelle für über 95 Prozent aller Einsatzfälle in der Welt industrieller Anwendungen hinreichend dimensioniert. Im Fall der verbleibenden 5 Prozent bietet ACE kundenspezifisches Stoßdämpfertuning an.
Was bei Verbrennungsmotoren der Hubraum, ist bei diesen Maschinenelementen die Druckhülse, die sich aufbohren oder optimieren lässt. Trifft eine bewegte Masse auf den Industriestoßdämpfer, setzt dessen Kolben das Öl in der Druckhülse in Bewegung. Es wird durch die Drosselbohrungen gedrückt und die eingeleitete Energie wandelt sich in Wärme um. Der hydraulische Druck bleibt während des gesamten Bremsvorgangs nahezu konstant.
Genau diese Eigenschaften zeichnen die Stoßdämpfer der Magnumserie 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 anderer Hersteller gelang es bereits damit, sowohl die Dämpfungsleistung zu steigern als auch die Lebensdauer zu verlängern. Ein weiteres wesentliches Plus: Bei kompakter Bauform lässt sich der effektive Massenbereich erheblich erweitern. So sparen Anwender deutlich Platz beim Einbau zugunsten kleinerer, aber leistungsstärkerer Entwicklungen.
10x mehr Leistung gegenüber der Serie
Der vergrößerte Massenbereich ist in diesem speziellen Fall der Optimierung von Standardlösungen nur der Anfang. Ingenieure erhalten zudem bereits quasi von der Stange mehr Spielraum bei der Dämpfergröße und dem Ausnutzen der Maschinenleistung. Des Weiteren spielen die wahlweise als einstellbare oder selbsteinstellende Maschinenelemente lieferbaren Komponenten ihre Vorzüge selbst in schwierigen Umgebungen aus: Magnumdämpfer aus Edelstahl bieten hohen Korrosionsschutz und solche, die mit speziellem Öl befüllt sind, genügen selbst strengen Hygienevorschriften der Lebensmittelindustrie und Medizintechnik.
Die selbsteinstellenden Vertreter der Standard-Produktfamilie MC33 bis MC64 mit PU-Kopf sind in den Gewindegrößen M33x1,5 bis M64x2 bei Dämpfungshüben bis 150mm verfügbar und decken Energieaufnahmen von 170Nm/Hub bis 5.650Nm/Hub ab. Die Standardauffahrgeschwindigkeiten liegen bei den bisher genannten Dämpfern zwischen 0,15 und 5m/s. Die Taktung sollte in aller Regel nicht mehr als 1Hz betragen. An genau diesem Punkt der immer wieder präzisen und wiederholbaren Dämpfung zum Schutz der Maschine konnten die ACE-Experten 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 Dämpfern mit Gewinde M64 zu holen als bei den Standardtypen. Konkret hatte der Kunde den Wunsch, 8,5kg an Masse bei einer Auffahrgeschwindigkeit von 14m/s und einer Frequenz von 10Hz zuverlässig abzubremsen. Während das Aufpralltempo in diesem Fall die normalerweise zulässige Geschwindigkeit „nur“ um das 2,5-fache übersteigt, bedeutet die Frequenz von 10Hz eine Steigerung der Taktung um das Zehnfache gegenüber der Standardauslegung.
Clevere Lösung
Generell gilt es, für diese hohen Taktungen möglichst kurze Dämpfungshübe zu verwenden. Daher wurde der Standardstoßdämpfer aus Edelstahl mit einer Hubverkürzung simuliert. Anstelle eines Standardhubes von 50mm verkürzte ACE diesen auf 30mm. Der Vorteil: Es entsteht so ein größeres Ölvolumen im Dämpfer als beim herkömmlichen Typ. Damit zehn Takte pro Sekunde für den Dämpfer möglich sind, waren weitere Modifikationen erforderlich. So wurde der für diesen Fall gewählte Standarddämpfer mit einer stärkeren Rückstellfeder im Vergleich zu den Serientypen ausgestattet.
Den Ölrückfluss im Dämpfer sowie das Bohrbild in der Druckhülse optimierten die Spezialisten ebenfalls. Die Anzahl der Drosselbohrungen und die Durchmesser wurden nach den Simulationen derart angepasst, dass beim Abbremsen von 50km/h auf 0km/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 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. 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.
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