Hydraulische Kranpuffer auslegen: Aufprallenergie, Hub und Kraft
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Ein hydraulischer Kranpuffer hat eine einzige Aufgabe: einen fahrenden Kran oder eine Katze am Ende der Fahrbahn anzuhalten, ohne den Kran, den Endanschlag oder das Gebäude zu beschädigen. Die Auswahl hängt von drei Werten ab: wie viel Energie der Puffer aufnehmen muss, welcher Hub sich unterbringen lässt und wie viel Kraft die Konstruktion aufnehmen kann. Dieser Ratgeber zeigt die Berechnung Schritt für Schritt, mit Rechenbeispielen auf Basis der KRANHAUSS HB-Serie.
So funktioniert ein Hydraulikpuffer
Trifft der Kran auf den Puffer, drückt die Kolbenstange Öl durch kalibrierte Drosselbohrungen. Der Widerstand des Öls wandelt die kinetische Energie des Krans in Wärme um, und eine Rückstellfeder schiebt die Kolbenstange wieder heraus, sobald der Kran steht. Bei den meisten industriellen Hydraulikpuffern verkleinert sich der Drosselquerschnitt, während der Kolben einfährt, sodass die Bremskraft über den gesamten Hub nahezu konstant bleibt.
Diese nahezu konstante Kraft ist der Hauptunterschied zu Feder- und Polyurethanpuffern, deren Kraft mit zunehmender Kompression ansteigt. Bei gleicher Energie und gleichem Hub erzeugt ein Hydraulikpuffer die geringste Spitzenkraft an Kran und Endanschlag und gibt nahezu keine Energie als Rückprall zurück.
Schritt 1: Eingangsdaten erfassen
Vor jeder Berechnung benötigen Sie vier Werte:
- Bewegte Masse m: das Eigengewicht des Krans oder der Katze zuzüglich der Nutzlast, sofern sie sich mit dem Kran bewegt. Eine starr geführte Last wird voll angesetzt; wie eine frei hängende Last zu behandeln ist, hängt von Ihrer Bemessungsnorm ab. Im Zweifel rechnen Sie sie ein: Das Ergebnis liegt dann auf der sicheren Seite.
- Aufprallgeschwindigkeit v: die Fahrgeschwindigkeit im Moment des Aufpralls. Manche Bemessungsregeln erlauben einen reduzierten Wert, häufig 70 % der Nenngeschwindigkeit, wenn der Kran über eine automatische Geschwindigkeitsreduzierung oder Endschalter verfügt. Ohne diese setzen Sie die volle Nenngeschwindigkeit an.
- Anzahl der Puffer n, die den Aufprall gleichzeitig aufnehmen, üblicherweise zwei je Fahrbahnende (einer je Schiene).
- Bauraum und Konstruktion: die für den Puffer verfügbare Länge und die Kraft, die Endanschlag und Krantragwerk aufnehmen können.
Schritt 2: Aufprallenergie berechnen
Die aufzunehmende Energie ist die kinetische Energie der bewegten Masse: E = ½ · m · v². Mit m in kg und v in m/s ergibt sich E in Joule; geteilt durch 1.000 erhalten Sie kJ. Geschwindigkeiten in m/min rechnen Sie durch Division durch 60 in m/s um.
Die Puffer, die den Aufprall aufnehmen, teilen sich diese Energie, sodass jeder E / n aufnehmen muss. Ist die Masse nicht mittig verteilt, etwa bei einem Brückenkran mit der Katze an einem Ende, trägt eine Seite einen größeren Anteil: Legen Sie die Puffer für die schwerere Seite aus.
Die Geschwindigkeit ist der wichtigste Faktor, denn die Energie wächst mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Wird die Aufprallgeschwindigkeit auf 70 % reduziert, sinkt die Energie auf 49 %.
Rechenbeispiele
50 t bei 60 m/min, 2 Puffer
Gesamtenergie 25 kJ, 12,5 kJ pro Puffer
| Modell | Kapazität W | Hub | Kraft F |
|---|---|---|---|
| HB 063 100 | 15 kJ | 100 mm | 170 kN |
| HB 080 100 | 23 kJ | 100 mm | 260 kN |
| HB 063 150 | 23 kJ | 150 mm | 170 kN |
200 t bei 40 m/min, 2 Puffer
Gesamtenergie 44,4 kJ, 22,2 kJ pro Puffer
| Modell | Kapazität W | Hub | Kraft F |
|---|---|---|---|
| HB 080 100 | 23 kJ | 100 mm | 260 kN |
| HB 063 150 | 23 kJ | 150 mm | 170 kN |
| HB 063 200 | 30 kJ | 200 mm | 170 kN |
Die Beispiele verwenden die volle Nenngeschwindigkeit und keine zusätzlichen Bemessungsfaktoren. Die Werte stammen aus der HB-Datentabelle; der Rechner auf der Produktseite macht dasselbe mit Ihren eigenen Werten.
Schritt 3: Kapazität, Hub und Kraft wählen
Wählen Sie einen Puffer, dessen Energieaufnahme W mindestens der Energie pro Puffer entspricht. Jede HB-Baugröße ist mit Hüben von 100 bis 800 mm erhältlich, und bei gleicher Energie können Sie Hub gegen Kraft abwägen: Ein längerer Hub bremst den Kran sanfter ab und belastet den Endanschlag weniger.
Prüfen Sie anschließend die Pufferkraft F gegenüber dem, was Endanschlag und Kran aufnehmen können. Die Verzögerung des Krans entspricht etwa F geteilt durch die Masse hinter jedem Puffer; eine niedrige Verzögerung schont Kran, Last und Kranführer.
Sieht Ihre Bemessungsnorm zusätzliche Faktoren vor, etwa dynamische Beiwerte, Sicherheitszuschläge oder eine Antriebskraft, die während des Hubs weiter schiebt, wenden Sie diese auf die Energie an, bevor Sie sie mit W vergleichen.
Die HB-Serie im Überblick
| Baugröße | Hübe | Energieaufnahme W | Pufferkraft F |
|---|---|---|---|
| HB 063 | 100–800 mm | 15–60 kJ | 70–170 kN |
| HB 080 | 100–800 mm | 23–109 kJ | 150–260 kN |
| HB 100 | 100–800 mm | 38–240 kJ | 330–420 kN |
| HB 125 | 100–800 mm | 60–435 kJ | 590–670 kN |
Schritt 4: Befestigung und Betriebsbedingungen
- Befestigung: HB-Puffer gibt es mit Frontflansch (FM) oder Heckflansch (RM); wählen Sie die Variante, die zu Ihrem Kopfträger oder Endanschlag passt.
- Umgebung: Teilen Sie uns mit, ob der Kran innen oder außen arbeitet, unter normalen oder aggressiven Bedingungen wie Staub, Feuchtigkeit, salzhaltiger Luft oder Hitze. Davon hängen Abdichtung und Beschichtung ab.
- Farbe: Das Gehäuse kann in Ihrer Wunschfarbe lackiert werden; Rot, Blau, Gelb, Grün, Schwarz und Weiß sind Standard.
- Gegenstück: Der Puffer muss rechtwinklig auf eine ebene Anschlagplatte oder einen anderen Puffer treffen. Fluchtungsfehler belasten die Kolbenstange seitlich.
Hydraulik-, Feder- oder Polyurethanpuffer?
- Hydraulikpuffer: die höchste Energieaufnahme im Verhältnis zur Baulänge, eine nahezu konstante Kraft und fast kein Rückprall. Die übliche Wahl für schwere oder schnelle Krane.
- Federpuffer: speichern die Energie und geben den größten Teil wieder ab, sodass der Kran zurückprallt; die Kraft steigt mit zunehmender Federkompression stetig an. Geeignet für leichtere, langsamere Krane.
- Polyurethanpuffer (Elastomerpuffer): kompakt und wirtschaftlich bei geringen Energien; ihre Kraft steigt gegen Ende eines kurzen Hubs stark an.
KRANHAUSS bietet alle drei Bauarten an; auf der Seite Kranpuffer finden Sie einen Vergleich.
Kranpuffer →Häufig gestellte Fragen
Wie berechne ich die Energie, die ein Kranpuffer aufnehmen muss?
Verwenden Sie E = ½ · m · v² mit der bewegten Masse in kg und der Aufprallgeschwindigkeit in m/s und teilen Sie das Ergebnis durch die Anzahl der Puffer, die den Aufprall aufnehmen. Beispiel: 50 t bei 60 m/min (1 m/s) ergeben 25 kJ, bei zwei Puffern also 12,5 kJ pro Puffer.
Muss die Nutzlast in die Pufferberechnung einbezogen werden?
Eine Last, die geführt ist und sich starr mit dem Kran bewegt, wird voll angesetzt. Wie eine frei hängende Last zu behandeln ist, hängt von der Bemessungsnorm ab, nach der Sie arbeiten. Wird sie einbezogen, ist das Ergebnis konservativ.
Welche Fahrgeschwindigkeit sollte ich ansetzen?
Die Geschwindigkeit beim Aufprall. Manche Bemessungsregeln erlauben eine reduzierte Aufprallgeschwindigkeit, häufig 70 % der Nenngeschwindigkeit, wenn eine automatische Geschwindigkeitsreduzierung oder Endschalter vorhanden sind; andernfalls verwenden Sie die Nenngeschwindigkeit.
Warum einen Hydraulikpuffer statt eines Federpuffers wählen?
Ein Hydraulikpuffer nimmt im Verhältnis zu seiner Baulänge mehr Energie auf, hält die Bremskraft nahezu konstant und hat fast keinen Rückprall, sodass Kran und Endanschlag geringeren Spitzenkräften ausgesetzt sind.
Welche Angaben benötigen Sie von mir für ein Angebot?
Die bewegte Masse, die Fahrgeschwindigkeit, die Anzahl der Puffer, die verfügbare Einbaulänge, die Befestigungsart und die Betriebsumgebung. Das Angebotsformular auf der Seite des Hydraulikpuffers enthält für jede dieser Angaben ein Feld.
Puffer auslegen
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