Gasdruck- und Gaszugfedern

Um die richtige ACE Gasfeder für Ihren Anwendungsfall bestimmen zu können, geben wir Ihnen alle notwendigen Informationen zur Auslegung einer Gasfeder an die Hand. Nutzen Sie auch unser einfach und schnell zu bedienendes Gasfeder-Berechnungstool.

Gasfeder berechnen leicht gemacht – Gasfeder Online Berechnungstool 

Die ACE Smart Sizing Tools bieten einen umfassenden digitalen Service zur Auslegung Ihrer individuellen Gasfeder. Eine innovative und leicht zu bedienende Benutzeroberfläche begleitet Sie durch den gesamten Prozess. Sie benötigen lediglich die Kenngrößen Ihres Anwendungsfalles um Ihre Gasfeder berechnen und konfigurieren zu können. Auch ein Wechseln oder Ersetzen wird dadurch erleichtert. Die Gasfeder kaufen können Sie im Anschluss in unserem Gasfeder Online Shop. Eine Lieferung kann dann optimalerweise innerhalb 24h erfolgen.

Berechnungen in der Theorie

Die Gasfeder besteht im Wesentlichen aus einer Kolbenstange, Dichtungen sowie einem unter Druck stehenden Zylinderrohr. Es stellt damit einen Kraftspeicher dar. Zur Befüllung wird Stickstoff und zur Schmierung Öl eingesetzt. Für das Ausschieben der Kolbenstange wird eine physikalische Eigenschaft genutzt. Abgeschlossene Füllmedien (Gase, auch Flüssigkeiten) breiten sich unter Druck in alle Richtungen gleichmäßig aus. Dabei lässt sich Gas komprimieren, nicht aber Öl.

Durch den eingefüllten Druck herrscht im abgedichteten Zylinder Überdruck im Vergleich zu Außen. Entsprechend der Zeichnung liegt auf beiden Düsenseiten, aufgrund der Düsenbohrung, der gleiche Gasdruck vor. Als wirksame Angriffsfläche verbleibt die Kolbenstangenfläche, auf die der Gasdruck wirkt. Für die theoretische Berechnung von Kraft (F), Druck (p) oder Fläche (A) gelten folgende Formeln, wobei Reibung und Druckanstieg unberücksichtigt bleiben:

Die theoretisch ermittelten Werte beziehen sich auf den ausgefahrenen Zustand der Gasfeder. Im eingefahrenen Zustand wird der Gasdruck durch das Kolbenstangenvolumen komprimiert. Der Druck ist entsprechend höher. Im Gegensatz zu Gasdruckfedern wird bei Gaszugfedern die Nennkraft im eingezogenen Zustand angegeben.

Statische Messung

Vom Startpunkt (SP) aus wird die Kolbenstange mit einer Prüfgeschwindigkeit von 750mm/min eingefahren. Nach dem Erreichen des Hubendes erfolgt das Ausfahren der Kolbenstange in identischer Geschwindigkeit. Zwecks einheitlicher und reproduzierbarer Messung der Kräfte wurden die Messpunkte jeweils 5mm vor Hubbeginn bzw. Hubende festgelegt. An den jeweiligen Messpunkten F1 - F4 wird der Messablauf unterbrochen, die Messung erfolgt somit statisch.

Dynamische Messung

Bei der dynamischen Messung von Gasfedern müssen Reibungs- sowie Strömungswiderstände überwunden werden. In der nachfolgenden Zeichnung sind die Unterschiede zwischen optimaler Kennlinie und eigentlichem Kraftverlauf ersichtlich. Die dynamische Reibung resultiert von der Haftreibung der Hauptdichtung im Führungsstück und eines Steuer-O-Rings auf dem Kolben sowie durch den Strömungswiderstand der Düsenbohrung.

Neben den genannten Faktoren trägt auch der Fülldruck (bar), die Kolbenstangenoberfläche (Rauhtiefe) und die Achsenparallelität der Bauteile zur Höhe der Reibungswerte bei. Dies hat zur Folge, dass in starken Gasfedern ein größerer Anpressdruck der Dichtung auf die Kolbenstange herrscht, als in schwächeren. Die Kombination dieser Faktoren ergibt die Laufkultur.

Desweiteren ist beim ersten Einschieben der Kolbenstange oftmals das Losbrechen (LK) der Dichtung spürbar. Nach längerer Stillstandzeit wird der Ölfilm unter der Hauptdichtung verdrängt. Bereits nach 1 - 2 Bewegungen liegt in der Regel wieder ausreichend Schmierung vor.

Durch Einsatz moderner Dichtungstechnik und aufwendig produzierten Kolbenstangenoberflächen, zeichnen ACE Gasfedern sich durch niedrige Reibungswerte aus. Diese Eigenschaften sind Grundlage für eine hohe Lebensdauer der Gasfedern und für die Funktionssicherheit bei niedrigen Ausschubkräften. Auch anhand der Verfahrgeschwindigkeiten kann Einfluss auf die Höhe der dynamischen Reibung (Fr-dyn) genommen werden. Je schneller die Kolbenstange ein- und ausgefahren wird, desto größer die Reibungs- werte. Je langsamer der Bewegungsablauf, desto kleiner die Reibung. Ebenfalls kann durch den Bohrungsdurchmesser der Düse dieser Wert beeinflusst werden.

Die genannten Punkte finden Anwendung bei allen ACE Produkten. Lediglich bei Gaszugfedern muss berücksichtigt werden, dass die Kolbenstange vom Startpunkt (SP) herausgezogen wird. Der Einzug erfolgt hierbei selbstständig.

Weitere Informationen

Für weiterreichende Informationen und Berechnungen zu Themen wie Toleranzen und Passungen, Hydraulik, Pneumatik oder Maschinenelementen empfehlen wir die Online Plattform von MDesign. Dort werden vielfältige Berechnungsmöglichkeiten anschaulich erklärt und vereinfacht.