Stoßdämpfer und Endlagendämpfung berechnen
Legen Sie einen Industriestoßdämpfer für die Endlagendämpfung aus: aus bewegter Masse, Auftreffgeschwindigkeit, zusätzlicher Antriebskraft und Dämpferhub ermittelt der Rechner die aufzunehmende Energie je Hub W3, die thermisch maßgebende Energie je Stunde W4 und die effektive Masse m_e. Grundlage sind die ACE-Berechnungsgrundlagen W1 = ½·m·v², W2 = F_an·s, W3 = W1 + W2, W4 = W3·x und m_e = 2·W3/v² – live mit jeder Eingabe und mit Ampelbewertung gegen die Grenzwerte des gewählten Dämpfertyps.
Stoßdämpfer-Rechner (Endlagendämpfung)
Ergebnis sind die Auslegungsgrößen Energie je Hub W3, Energie je Stunde W4 und effektive Masse m_e. Die konkrete Dämpferauswahl erfolgt herstellerspezifisch anhand der Katalog-Kennwerte (zul. Energie je Hub und je Stunde, zul. Massenbereich, max. Auftreffgeschwindigkeit).
Ergebnisse
Berechnung läuft …
Formeln und Grundlagen
Ein Endlagendämpfer bremst eine bewegte Masse am Ende ihres Wegs verzögerungsarm ab und wandelt die Bewegungsenergie in Wärme um. Ausgangsgröße ist die Bewegungsenergie W1 = ½·m·v² der Masse m mit der Auftreffgeschwindigkeit v. Bringt der Antrieb während des Dämpferhubs s zusätzlich eine Kraft F_an auf (etwa Zylinder- oder Vorschubkraft, die weiter drückt), kommt die Antriebsenergie W2 = F_an·s hinzu.
Die je Hub aufzunehmende Gesamtenergie ist damit W3 = W1 + W2. Für die thermische Auslegung zählt die Energie je Stunde W4 = W3·x mit x als Anzahl der Hübe je Stunde: Sie muss unter der zulässigen Energieaufnahme je Stunde des Dämpfers bleiben, damit dieser nicht überhitzt. Beide Nachweise – Energie je Hub und Energie je Stunde – sind unabhängig zu führen.
Zur Typauswahl dient zusätzlich die effektive Masse m_e = 2·W3/v². Sie fasst Bewegungs- und Antriebsenergie zu einer äquivalenten, rein kinetisch dämpfenden Masse bei der Geschwindigkeit v zusammen und muss im zulässigen Massenbereich des Dämpfertyps liegen. Die Auswahl ist erfüllt, wenn gleichzeitig W3 ≤ W_zul, W4 ≤ W_zul,h und m_e im zulässigen Bereich liegen.
Rechenbeispiel
Eine Masse von m = 100 kg trifft mit v = 1 m/s auf den Dämpfer. Der Antrieb drückt mit F_an = 200 N über den Dämpferhub s = 50 mm nach. Die Bewegungsenergie ist W1 = ½·100·1² = 50 Nm, die Antriebsenergie W2 = 200·0,05 = 10 Nm.
Die Energie je Hub ist damit W3 = 50 + 10 = 60 Nm. Die effektive Masse beträgt m_e = 2·60/1² = 120 kg – deutlich mehr als die reine Masse von 100 kg, weil die Antriebskraft die Belastung erhöht.
Bei x = 600 Hüben je Stunde ergibt sich die Energie je Stunde W4 = 60·600 = 36 000 Nm/h. Gesucht ist ein Dämpfer, dessen Energieaufnahme je Hub über 60 Nm und je Stunde über 36 000 Nm/h liegt und dessen zulässiger Massenbereich m_e = 120 kg einschließt.
Häufige Fragen
Was ist der Unterschied zwischen W3 und W4?
W3 ist die je einzelnem Hub aufzunehmende Energie (W3 = ½·m·v² + F_an·s) und darf die zulässige Energieaufnahme je Hub des Dämpfers nicht überschreiten. W4 = W3·x ist die Energie je Stunde bei x Hüben und bestimmt die thermische Dauerbelastung; sie muss unter der zulässigen Energieaufnahme je Stunde bleiben. Beide Nachweise sind unabhängig.
Warum wird die Antriebskraft F_an berücksichtigt?
Wenn der Antrieb (z. B. ein Pneumatikzylinder oder Vorschub) während des Dämpferhubs weiter drückt, bringt er zusätzlich zur Bewegungsenergie die Arbeit W2 = F_an·s in den Dämpfer ein. Diese Energie muss der Dämpfer mit aufnehmen. Wird F_an vernachlässigt, ist der Dämpfer zu klein ausgelegt.
Was bedeutet die effektive Masse m_e?
m_e = 2·W3/v² ist die äquivalente Masse, die bei der Geschwindigkeit v allein durch ihre Bewegungsenergie die gleiche Energie W3 einbrächte. Sie fasst Bewegungs- und Antriebsenergie zusammen und wird mit dem zulässigen Massenbereich des Dämpfertyps verglichen. Durch die Antriebskraft liegt m_e in der Regel über der tatsächlich bewegten Masse.
Welche Geschwindigkeit ist einzusetzen?
Maßgebend ist die Auftreffgeschwindigkeit v im Moment des ersten Kontakts mit dem Dämpfer, nicht die mittlere Fahrgeschwindigkeit. Da die Energie quadratisch mit v steigt, ist dies der empfindlichste Parameter der Auslegung – eine zu niedrig angesetzte Geschwindigkeit führt schnell zur Überlastung.
Wählt der Rechner den konkreten Dämpfer aus?
Nein. Der Rechner liefert die Auslegungsgrößen Energie je Hub, Energie je Stunde und effektive Masse. Die konkrete Dämpferauswahl erfolgt herstellerspezifisch anhand der Katalog-Kennwerte (zulässige Energie je Hub und je Stunde, zulässiger Massenbereich, maximale Auftreffgeschwindigkeit).
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