Entwicklung und Auslegung von Endlagendämpfungen für hochdynamische Zylinderantriebe

Von:

Niko Robens

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Hochdynamische hydraulische Zylinderantriebe können durch Anpassung der Endlagendämpfung an eine Fülle von Anwendungen adaptiert werden. Jedoch ist der Prozess zur Anpassung der Endlagendämpfung in der Regel iterativ und führt zu zahlreichen Zylindervarianten. Zur Optimierung der Adaption von hydraulischen Antrieben, u. a. an Schaltkammern von Hochspannungs-Leistungsschaltern, werden in dieser Arbeit: - ein Widerstands-Modell für kurze turbulent durchströmte Spalte, - ein neuer Ansatz zur Auslegung von Endlagendämpfungen und - zwei ideale Endlagendämpfungen für variable Belastungen entwickelt. Das Widerstands-Modell beruht auf der allgemeinen Druckverlustformel. Widerstandsbeiwerte für Querschnittsverengungen und kurze Spalte wurden empirisch ermittelt. Die relative Abweichung zwischen berechneten und gemessenen Druckverlusten beträgt ± 20 %. Der neue Ansatz zur Auslegung von Endlagendämpfungen ermöglicht eine Auslegung dynamischer Systeme hinsichtlich konstanter Verzögerung anhand eines hubabhängigen Dämpfungsdrucks. Das erste Konzept zur Endlagendämpfung beruht auf einem Druckbegrenzungsventil. Aufbau und Auslegung sind simpel. Für eine feste Last ist ein idealer Bewegungsablauf näherungsweise möglich. Das zweite Konzept ist vergleichbar mit einem hubabhängigen Stromregelventil. Es ermöglich einen idealen Bewegungsverlauf bei unterschiedlichen Lasten. Allerdings muss die Abweichung zwischen realer und theoretischer Eintrittsgeschwindigkeit in die Endlagendämpfung gering sein. Ferner sind Umsetzung sowie Auslegung komplex.