Idrottsforskare använder också hydrauliska maskinelement i sina konstruktioner. Särskilt när man analyserar hastighetskraften på vissa träningsredskap. Eftersom höga krafter kan uppstå i ändlägena förlitar sig Institute of Sports Science vid universitetet i Tübingen på justerbara industriella stötdämpare för att skydda människa och maskin.


I över 180 år har idrottsinstitutet i Tübingen varit en permanent del av det tyska universitetslandskapet. Mer än 50 forskare forskar och undervisar nu om olika nyckelämnen inom områdena prestation, hälsa och utbildning. Spektrumet sträcker sig från talangutveckling och utformning av idrottstävlingar till skolutbildning och individualiserad hälsofrämjande verksamhet. Avdelning III, som fokuserar på biomekanik, rörelse- och träningsvetenskap, leds av professor Dr Veit Wank. Hans team arbetar bland annat med analys och optimering av idrottsliga rörelsesekvenser. Inom den träningsvetenskapliga forskningen ligger fokus på diagnostisering av styrkeförmågan i individuella sporter. Dessutom får talangfulla idrottare från friidrottsförbundets trupper och lag stöd för prestationsdiagnostik.



Testanordning för bedömning av rörelseteknik och snabbhetskrafter

Olika träningsanordningar har utvecklats på institutet i flera år för detta ändamål. Den så kallade "tränings- och testanordningen för stötkast" var i första hand avsedd för spjutkast och handboll. Stötkastet kanske inte längre är så bekant, men många deltagare i nationella ungdomsspel har redan haft stötbollen i sina händer. I handboll är stötkastet grundtekniken för alla kast och inom friidrotten används begreppet "rakt kast" som synonym och grund för spjutkastet. I båda fallen bygger utövaren upp en bågspänning för maximal accelerationssträcka. Genom aktiv användning av det bakre tryckbenet i kastfasen och den därmed sammanhängande drivkraften förs höften på kastarmens sida framåt, vilket spänner överkroppen. Denna process och den medvetna sekventiella användningen av axel, armbåge och kasthand optimerar accelerationen av kastredskapet. Denna rörelseteknik maximerar den slutliga hastigheten för kastredskapet, dvs. bollen eller spjutet, eller i detta fall kastsläden. Den samtidiga observationen av rörelsemönster och kastarnas positioner i videon och motsvarande värden för slädposition, slädhastighet och acceleration gör det enkelt att bedöma rörelseteknik och fysiska förmågor, i synnerhet kastarens hastighet. Den motsvarande träningsanordningen används främst i Tübingen för teständamål. Professor Wank och hans team använder den för att kontrollera värdena för snabbhet och styrka. Idrottsforskaren förklarar: "För idrottare som har varit med i truppen under en längre tid kan vi på så sätt också kontrollera om träningsinnehållet under de senaste veckorna och månaderna har valts på rätt sätt. Eftersom mätningarna på test- och träningsapparaten genererar höga tröghetskrafter om och om igen på grund av kaströrelserna, behöver vi lämpliga dämpningslösningar för bromsning i de övre och nedre ändlägena som gör att systemet kan användas under lång tid och samtidigt ger största möjliga skydd för våra testpersoner."


Konstruktör väljer flexibla dämpare för lutande plan

Efter att professor Wank redan hade goda erfarenheter av lösningar från ACE Stoßdämpfer GmbH för en test- och träningsanordning för mätning av lårmusklernas prestationsförmåga vände han sig till specialisterna på dämpningslösningar av alla slag från Langenfeld under konstruktionsfasen av tränings- och testanordningen för stötkastet. "Jag undersökte den modifierade benpressen för isometriska och dynamiska benförlängningsrörelser på internet och i ACE-katalogen. I slutpositionen måste massor på 25 kg till 200 kg, som accelereras med hastigheter på ca 3 till 5 meter per sekund, bromsas in med en anslagshastighet på ca 0,5 meter per sekund. Även om den MA64150-dämpare som vi testade då inte tekniskt klarar detta intervall, fungerar inbromsningen empiriskt bra. När det gäller dämpningen av krafterna under islagskastet ringde jag även till ACE:s kundtjänst för att få detta bekräftat", berättar professor Wank. Testmaskinens konstruktion består i huvudsak av ett lutande plan som är uppbyggt av linjära skenor med en linjärt styrd lastvagn. På denna kan antingen ett spjuthandtag eller en kastboll monteras. Målet är att maximera slädens acceleration antingen från en stående position eller med en initial rörelse längs planet, som i ett tävlingskast. Den sträcka som kälken tillryggalägger är 4,5 meter lång. Strax innan den når konstruktionens högsta punkt och när den återvänder till startpositionen bromsas den accelererande kälken av en industriell stötdämpare och far sedan tillbaka nedför det lutande planet. Det speciella med konstruktionen i Tübingen är att planet kan justeras kontinuerligt mellan vinklar på 0 grader och 35 grader för att passa de specifika kraven hos de enskilda idrottarna. Till exempel krävs en platt kastvinkel för handboll, medan det krävs upp till 35 grader för spjutkastning. Jämfört med andra lösningar som stålfjädrar eller gummidämpare är de komponenter som ACE använder betydligt mer högkvalitativa och hållbara. En erfarenhet som idrottsforskaren delar med sig av i intervjun: "Precis som vid inbromsningen av benförlängningsrörelserna fungerar de justerbara dämparna bra även vid inbromsningen av kaströrelserna. I vår design har vi installerat en andra dämpare för lastvagnens returrörelse. Denna är något överdimensionerad, men initialt prövade billiga lösningar med en slags dörrstoppare fungerade inte, därav den större investeringen. Även om det är mycket för vår budget så är det så pass gediget att jag investerade i det med säkerhetsaspekter och ansvar gentemot testpersonerna i åtanke. Som det visade sig var det ett bra beslut. Vi har bara testat inställningarna lite grann och komponenterna har fungerat utan några större ansträngningar eller problem sedan dess. Dämparna används dock inte särskilt ofta enligt branschstandard, eftersom testanordningarna endast används för studier, vilket sker cirka två till tre gånger per år under perioder på en till tre veckor."


Dämpare permanent stabila, linjära skenor inte till en början

De industriella stötdämpare som används i Tübingen ingår i ACE:s MAGNUM-serie. Sedan lanseringen på marknaden år 2000 har denna serie betraktats som referensklassen för medelstora industriella stötdämpare. Dessa hydrauliska maskinelement absorberar krafterna från rörliga massor över hela slaglängden på kortast möjliga tid och omvandlar den kinetiska energin till värme som avges till omgivningen. De är konstruerade för kontinuerlig användning inom industrin och ger användarna robusthet och hållbarhet tack vare ett sofistikerat tätningspaket, härdade styrlager och ett integrerat fast stopp. Kompakta storlekar och utökade massområden jämfört med tidigare lösningar ger konstruktörerna mer spelrum när det gäller spjällstorlek och utnyttjande av maskinprestanda. En speciell egenskap hos denna serie är att det som tillval finns självjusterande eller justerbara typer med M33-, M45- och M64-gängor. Professor Wank och hans team i Tübingen utnyttjar också justeringsmöjligheterna på fram- och undersidan på de MA4575EUM-dämpare som används för kastanalyserna. På grund av de totala slädvikterna som ska flyttas mellan 1,7 kg och maximalt 25 kg och accelerationshastigheter på upp till 13 meter per sekund vid mätningarna på tränings- och testanordningen för stötkastet, övervägdes endast justerbara typer. Så här i efterhand säger idrottsforskaren och designern: "Jag litade på mina instinkter när det gällde de möjliga inställningsvärdena på ACE-stötdämparna och i slutändan hade jag nog en bra hand med trial and error. I vilket fall som helst är vi nöjda med lösningen. Vi hade aldrig några problem med dämparna, de var någon helt annanstans. När det gäller kasttestanordningen var vi tvungna att ersätta de ursprungligen installerade och inte direkt billiga linjära skenorna med en mycket dyr version efter bara ett försök. Med de första skenorna lossnade kulorna ur lagren. De klarade helt enkelt inte av de höga hastigheterna under slaganalysen. De nya har fungerat sedan dess, även om vi huvudsakligen använder belastningar på 1,7 till 5 kg i våra analyser, så att allt fortfarande kan betraktas som höghastighetskrafter."

Hög energiabsorption och integrerat bullerskydd

Förutom tätningstekniken med membranreservoar är det den solida kroppen utan hållring som ger de här beskrivna stötdämparna deras stabilitet, vilket förhindrar läckage och absorberar över 50 procent mer energi än andra stötdämparkonstruktioner. Det faktum att MAGNUM-typerna har en ännu mer kompakt design än tidigare ACE-modeller visar sig vara en fördel, särskilt för allt mindre maskiner inom automation. Med ett slag på 73,9 millimeter är dessa dämpare lämpliga för att bromsa effektiva massor i intervallet mellan 70 kg och upp till 15.000 kg, där energiabsorptionen för reboundfri och linjär retardation per slag når ett värde på upp till 1.300 Newtonmeter. I industriella applikationer kan värden på 146.000 newtonmeter per timme uppnås vid kontinuerlig drift, varvid detta värde kan ökas ytterligare med en oljetank för värmeavledning av vätskorna och nästan fördubblas vid användning av en oljekrets. Ett brett sortiment av tillbehör och anslutningsdelar gör det enkelt att integrera i befintliga konstruktioner och ger ett brett spektrum av möjliga applikationer. Till exempel används alla MAGNUM som installerats av professor Wank i Tübingen med speciella slaghuvuden av polyuretan. Detta leder till bullerminskningar på upp till 7 decibel under de intensiva bensträcknings- och kasttesterna och kan i kombination med dämpningsegenskaperna som är skonsamma för människa och maskin beskrivas som en stor framgång, liksom den övergripande designen. Professor Wank sammanfattar: "I våra analyser är tidsegenskaperna för vagnens färd, vagnens hastighet och acceleration relevanta. Vi är inte intresserade av inbromsningsprocessen när det gäller prestandadiagnostik; den måste bara fungera, dvs. energin måste avledas utan att orsaka skador på enheten." Detta har fungerat bra hittills.


Förutsägbar kvalitet: ACE:s industriella stötdämpare av MAGNUM-typ

Hemligheten bakom framgången med dessa industriella stötdämpare är gömd på insidan. Oavsett om det gäller självjusterande eller justerbara element, oavsett om de är tillverkade av stål eller rostfritt stål, är komponenterna i denna serie utrustade med den senaste dämpningstekniken. De är utrustade med ett härdat styrlager och ett integrerat fast stopp och imponerar med sin långa livslängd även i de svåraste miljöerna. En viktig fördel för konstruktörer är deras höga energiupptagningsförmåga i en kompakt design, vilket innebär att de finns tillgängliga med gängor i storlekarna M33, M45 och M64 samt med ett brett utbud av anslutningsdelar och tillbehör, beroende på version.