GB/T 32071 Puffervorrichtung: Typen, Auswahl und Prüfverfahren
Norm im Überblick
Die Norm GB/T 32071-2015 „Krane – Puffer" legt die Klassifizierung, technische Anforderungen, Prüfverfahren und Inspektionsregeln für Endpuffer von Kranfahrwerken fest. Sie gilt für Fahrwerke von Brückenkranen, Portalkranen, Portalwippdrehkranen und weiteren Krankonstruktionen. Die Norm definiert sechs Puffertypen: hydraulischer Puffer (PH), Federpuffer (PT), Polyurethan-Puffer (PU), Gummipuffer (PR), Gas-Flüssigkeits-Puffer (PG) und Polyester-Elastomer-Puffer (PE). Sie legt die Auslegungsanforderungen für Nennpufferkapazität und Nennpufferkraft fest und bietet damit eine einheitliche technische Grundlage für die Kranauswahl und Abnahme von Puffern.
Hintergrund und Anwendungsbereich der Norm GB/T 32071
Puffer sind zentrale Sicherheitskomponenten im Kranfahrwerk. Sie sind an beiden Enden der Fahrschienen von Kranbrücke und Laufkatze montiert und dienen dazu, die beim Überfahren der Endanschläge entstehende Aufprallenergie zu absorbieren. Dadurch schützen sie die Metallkonstruktion und das Antriebssystem vor Stoßschäden. Gemäß den Bestimmungen der Norm DIN 15018 (Kranbau – Bemessungsgrundlagen) müssen alle Kranfahrwerke an den Schienenenden mit Puffern und Endanschlägen ausgestattet sein. Die Pufferkapazität ist so auszulegen, dass sie die Aufprallenergie im ungünstigsten Betriebszustand sicher aufnehmen kann.
Die Norm GB/T 32071-2015 wurde vom Nationalen Technischen Komitee für Normung von Hebezeugen (SAC/TC 227) erarbeitet und im Jahr 2015 offiziell veröffentlicht. Sie orientiert sich an internationalen Standards wie DIN 15024 (Puffer – Maße und Konstruktionsgrundsätze) und ISO 12488-5 (Krane – Toleranzen für Brücken- und Portalkrane) und wurde auf Basis der tatsächlichen Betriebsbedingungen und Erfahrungen im Inland erstellt. Sie deckt den Auswahlbedarf für Puffer von Kranen mit einer Tragfähigkeit von 0,5 t bis über 500 t ab.
Die Kerninhalte der Norm umfassen die Bauformen und Kennzeichnungen der sechs Puffertypen, die Auslegungsanforderungen für Nennpufferkapazität und Nennpufferkraft, Anforderungen an Material und Fertigungsverfahren, vier Typprüfverfahren sowie Regeln für die Werksabnahme und Typprüfung. Da ein Versagen der Puffer zu schweren Unfällen wie Entgleisung des Krans, Verformung des Kopfträgers oder sogar zum Umkippen der gesamten Maschine führen kann, wird GB/T 32071 in der Praxis häufig zusammen mit der Sicherheitsnorm EN 13000 (Krane – Fahrzeugkrane) angewendet. Zusammen bilden sie das vollständige technische System für den Endschutz von Kranen.
Vergleich der 6 Puffertypen: Aufbau und Funktionsprinzip
GB/T 32071 klassifiziert Puffer anhand ihres Energieabsorptionsmechanismus in sechs Typen. Jeder Typ unterscheidet sich deutlich in Bezug auf Einsatzbereich und Leistungsmerkmale. Die Auswahl muss in Abstimmung mit der Triebwerksgruppe des Krans, der Fahrgeschwindigkeit und den verfügbaren Einbauräumen erfolgen.
① Hydraulischer Puffer (PH): Nutzt die Dämpfungskraft, die entsteht, wenn Hydrauliköl durch eine Drosselöffnung gepresst wird, um die Aufprallenergie zu absorbieren. Der Pufferwirkungsgrad kann 90 % bis 95 % erreichen. Dieser Typ eignet sich für schwere Brückenkrane der Triebwerksgruppe A5 bis A8. Vorteile sind eine konstante Pufferkraft und geringe Rückprallrate. Nachteile sind der komplexe Aufbau und die hohen Anforderungen an die Dichtungen; im Langzeitbetrieb kann Ölleckage auftreten.
② Federpuffer (PT): Speichert die Aufprallenergie durch die elastische Verformung von Schraubenfedern. Der Aufbau ist einfach und zuverlässig, die Kosten sind gering. Dieser Typ wird häufig bei Kranen mittlerer und kleinerer Tragfähigkeit (≤ 50 t) eingesetzt. Federpuffer weisen jedoch eine Rückprallrate von ca. 10 % bis 15 % auf. Dies muss bei der Konstruktion und Montage durch entsprechende Freiräume für den Rückprallweg berücksichtigt werden.
③ Polyurethan-Puffer (PU): Absorbiert die Aufprallenergie durch die viskoelastische Verformung des Polyurethan-Elastomers. Vorteile sind geringes Gewicht, Korrosionsbeständigkeit und Wartungsfreiheit. Dieser Typ wird zunehmend bei Brückenkranen der Triebwerksgruppe A3 bis A6 eingesetzt. Der Pufferwirkungsgrad liegt bei ca. 75 % bis 85 %. Ein Nachteil ist der deutliche Leistungsabfall bei Hochtemperaturumgebung (> 70 °C).
④ Gummipuffer (PR): Besteht hauptsächlich aus Natur- oder Synthesekautschuk. Der Aufbau ist am einfachsten und die Kosten sind am geringsten. Dieser Typ eignet sich für langsame, kleine Krane mit leichter Arbeitsweise der Triebwerksgruppe A1 bis A4. Der Pufferhub ist relativ kurz (in der Regel ≤ 100 mm), der Pufferwirkungsgrad liegt bei ca. 60 % bis 70 %. Geeignet für kleine Hebezeuge mit einer Tragfähigkeit ≤ 20 t.
⑤ Gas-hydraulischer Puffer (PG): Kombiniert die Energiespeicherung durch Gasverdichtung mit der hydraulischen Dämpfung. Dies ermöglicht eine hohe Energieabsorption bei geringem Rückprall. Der Pufferwirkungsgrad kann über 95 % liegen. Dieser Typ eignet sich für sehr große Portalkrane und Gießkrane mit einer Tragfähigkeit ≥ 100 t. Die Anschaffungskosten sind höher, jedoch ist der Puffer unempfindlich gegenüber Schwankungen der Aufprallgeschwindigkeit und daher für komplexe Einsatzbedingungen geeignet.
⑥ Polyester-Elastomer-Puffer (PE): Verwendet thermoplastisches Polyester-Elastomer (TPEE). Dieses Material vereint die Elastizität von Gummi mit der Festigkeit von Kunststoff. Es zeichnet sich durch hervorragende Ermüdungsbeständigkeit aus (Zykluslebensdauer ≥ 500.000 Zyklen). Der Pufferwirkungsgrad liegt bei ca. 80 % bis 88 %. Dieser Typ bietet deutliche Vorteile in automatisierten Lager- und Regalbediengeräten sowie bei Anwendungen mit häufigen Start-Stopp-Vorgängen.
Kelude Schwerindustrie setzt bei der Pufferausstattung von Brückenkranen auf ein modulares Design. Standardmaschinen sind serienmäßig mit PU-Puffern ausgestattet. Für den Einsatz in der Metallurgie und bei schweren Betriebsbedingungen kann auf PH-hydraulische Puffer oder PG-Gas-Flüssigkeits-Puffer aufgerüstet werden, um den unterschiedlichen Anforderungen der Anwender gerecht zu werden.
Auswahlparameter für Puffer: Nennkapazität und Energieberechnung
Die zentralen Auswahlparameter für Puffer sind die Nennpufferkapazität Ek und die Nennpufferkraft Fe. Gemäß Abschnitt 5.2 der Norm GB/T 32071 muss die Nennpufferkapazität die Bedingung Ek ≥ 1,1 Emax erfüllen. Hierbei ist Emax die maximale Aufprallenergie, die der Puffer im ungünstigsten Betriebszustand absorbieren muss. Der Sicherheitsfaktor von 1,1 berücksichtigt Energieabweichungen, die durch Faktoren wie Schienenneigung, Windlast und Fertigungsabweichungen entstehen können.
Die Berechnung der Aufprallenergie E erfolgt auf drei Ebenen. Die erste Ebene ist die normale Aufprallenergie E₁ bei 75 % der Nenngeschwindigkeit: die kinetische Energie, die entsteht, wenn der Kran mit Nennlast mit 75 % der Nenngeschwindigkeit auf den Puffer trifft. Die zweite Ebene ist die maximale Aufprallenergie E₂ bei 100 % der Nenngeschwindigkeit: der Grenzfall, bei dem der Kran mit voller Geschwindigkeit auf den Puffer trifft, wenn der Endschalter versagt und der Bediener nicht rechtzeitig bremsen kann.
Die dritte Ebene ist die extreme Aufprallenergie E₃ nach Geschwindigkeitsreduzierung durch das Antriebssystem: Bei Kranen mit Frequenzgesteuerter Drehzahlregelung verfügt das Elektrische Steuerungssystem in der Regel über eine mehrstufige Verzögerungsschutzfunktion, selbst wenn der Endschalter ausfällt. Die tatsächliche Aufprallgeschwindigkeit kann dann deutlich unter der Nenngeschwindigkeit liegen. In diesem Fall kann E₃ basierend auf der tatsächlich reduzierten Aufprallgeschwindigkeit berechnet werden. Für die Auslegung des Puffers ist jedoch weiterhin E₂ als energetische Grundlage heranzuziehen.
Die Pufferkraft Fmax ist ein weiterer kritischer Parameter. Sie entspricht der maximalen Reaktionskraft, die der Puffer während des Aufpralls auf die Kranstruktur ausübt. Gemäß Abschnitt 9.6 der Norm DIN 15018 darf die maximale Pufferkraft das 1,25-fache der zulässigen Tragfähigkeit der angeschlossenen Strukturkomponenten (Kopfträger oder Endanschlag) nicht überschreiten. Dadurch wird sichergestellt, dass der Puffer die Aufprallenergie absorbiert, ohne die Kranstruktur selbst sekundär zu beschädigen. Diese Anforderung ist besonders wichtig bei der Nachrüstung von Puffern an bestehenden Kranbahnträgern in älteren Werkshallen, wo die Anschlussfestigkeit des Kranbahnträgers gleichzeitig überprüft werden muss.
Montagegenauigkeit der Puffer und Anforderungen an die Endanschläge
Die Montagegenauigkeit der Puffer hat direkten Einfluss auf ihre Energieabsorptionseffizienz und Lebensdauer. Abschnitt 6.2 der Norm GB/T 32071 legt drei kritische Maßanforderungen für die Montage fest: Höhenversatz der Mittelpunkte, horizontale Abweichung und vertikale Abweichung. Diese stehen im Einklang mit den technischen Bedingungen der Norm JB/T 7017 (Krane – Puffer). Die Höhenabweichung der Puffermittelpunkte auf beiden Seiten der Kranbahn sollte innerhalb von ±2 mm liegen. Die horizontale Abweichung sollte ±2 mm nicht überschreiten, und die vertikale Abweichung ist ebenfalls auf ±2 mm begrenzt.
Die Wellenausrichtung zwischen Puffer und Endanschlag ist ein häufiges Problem bei der Montage. Die Norm verlangt, dass die Abweichung zwischen der Mitte der Pufferaufprallfläche und der Mitte der Anschlagfläche nicht mehr als 3 mm beträgt. Wird diese Toleranz überschritten, wird der Puffer exzentrisch belastet. Dies führt zu lokalen Spannungsspitzen und beschleunigt die Ermüdung der Pufferelemente (Federn, Polyurethan-Blöcke etc.). In schweren Fällen kann dies zu Rissen in der Schweißnaht der Montagehalterung führen.
Darüber hinaus ist bei Brückenkranen mit großer Spannweite (L ≥ 25 m) zu beachten, dass der Hauptträger unter Volllast eine deutliche Durchbiegung aufweist (gemäß DIN 15018 auf L/800 begrenzt). Dies führt dazu, dass die tatsächliche Aufprallmitte des Puffers am Ende des Kopfträgers im Leerzustand und unter Last einen Höhenversatz aufweist. Es wird empfohlen, die Ausrichtung basierend auf der Aufprallmitte unter Volllast durchzuführen. Alternativ kann nach dem Prinzip „Mitte bei halber Last" eine vertikale Verstellreserve von ±2 mm an der Montagehalterung vorgesehen werden.
Kelude Schwerindustrie führt vor der Auslieferung jedes Brückenkrans eine Laservermessung der Puffermontagegenauigkeit durch und dokumentiert diese. Jeder Kran wird mit einem Prüfbericht über die Montagegenauigkeit der Puffer geliefert. In der Phase der Kranauswahl kann das technische Team von Kelude Schwerindustrie basierend auf der tatsächlichen Werkshallenspannweite, der Tragfähigkeit und der Triebwerksgruppe passende Puffertypen und -spezifikationen empfehlen. Dadurch wird sichergestellt, dass sowohl die Nennpufferkapazität als auch die Montagegenauigkeit den Anforderungen der Norm GB/T 32071 entsprechen.
Die 4 Typprüfverfahren und Bewertungskriterien für die Werksabnahme
Kapitel 7 der Norm GB/T 32071 legt die Typprüfungen und Prüfverfahren für Puffer fest, insgesamt vier Kernprüfungen. Für neu entwickelte oder grundlegend modifizierte Pufferprodukte müssen alle vier Typprüfungen bestanden werden, bevor eine Serienproduktion beginnen kann. Jede Prüfung hat klare Annahmekriterien und Anforderungen an die Datendokumentation. Nach Abschluss der Prüfungen muss ein Typprüfbericht erstellt und archiviert werden.
① Prüfung der statischen Kennlinie: Der Puffer wird auf einer Universalprüfmaschine oder einem hydraulischen Prüfstand schrittweise belastet. Die Kraft-Weg-Kurve (F-S-Kurve) wird aufgezeichnet, um zu verifizieren, ob die elastische Steifigkeitskennlinie innerhalb der Konstruktionstoleranzen liegt. Bei hydraulischen und gas-hydraulischen Puffern muss zusätzlich die Durchfluss-Druck-Kennlinie der Drosselöffnung gemessen werden, um die funktionale Abhängigkeit der Dämpfungskraft von der Geschwindigkeit zu bestätigen.
② Verifikationsprüfung der Pufferkapazität: Diese Prüfung wird mit dem Fallhammerschlagverfahren oder dem Pendelschlagverfahren durchgeführt. Der Puffer wird mit einer definierten Aufprallenergie (dem 1,1-fachen der Nennpufferkapazität) beaufschlagt. Während des Aufpralls werden die Spitzenpufferkraft, der Pufferhub und die Rückprallrate gemessen. Die Annahmekriterien sind: Die Spitzenpufferkraft darf das 1,1-fache der Nennpufferkraft nicht überschreiten. Der Pufferhub muss innerhalb von ±5 % des Nennhubs liegen. Die Rückprallrate darf 15 % des Pufferhubs nicht überschreiten.
③ Dauerprüfung: Bei Raumtemperatur wird der Puffer mindestens 50.000 Lastwechseln unterzogen. Die Prüffrequenz richtet sich nach dem Puffertyp: 1–2 Hz bei Polyurethan- und Gummipuffern, 0,5–1 Hz bei Feder- und Hydraulikpuffern. Nach der Prüfung werden die Pufferelemente auf Risse, bleibende Verformung oder Leckagen kontrolliert; die Abnahme der Pufferkapazität darf 10 % des Ausgangswerts nicht überschreiten. Die Dauerprüfung erfolgt gemäß den allgemeinen Anforderungen der ISO 4306 – Prüfverfahren und -programme für Krane.
④ Prüfung der Umgebungsverträglichkeit: Umfasst Pufferleistungstests unter Hochtemperatur (+55 °C), Tieftemperatur (−25 °C) und feucht-warmen Zyklen (40 °C / 93 % relative Luftfeuchtigkeit). Nach der Hochtemperaturprüfung darf die Pufferkapazität um nicht mehr als 15 % abnehmen; nach der Tieftemperaturprüfung dürfen keine Sprödbrüche oder Klemmerscheinungen auftreten; nach der Feuchtwärmeprüfung dürfen an Metallteilen keine nennenswerten Korrosionserscheinungen auftreten (Korrosionsfläche ≤ 5 %).
Vergleich der Parameter von 6 Puffertypen
| Typenbezeichnung | Pufferwirkungsgrad | Rückprallrate | AnwendungTragfähigkeit | AnwendungTriebwerksgruppe | Referenzlebensdauer(Lastspielzahl) |
|---|---|---|---|---|---|
| PH Hydraulisch Typ | 90%~95% | ≤5% | 10t~500t | A5~A8 | ≥20×10⁴ Lastspiele | PT Feder-Typ | 80%~88% | 10%~15% | 2t~50t | A3~A7 | ≥10×10⁴ Lastspiele |
| PU Polyurethan-Ausführung | 75%~85% | 8%~12% | 1t~80t | A3~A6 | ≥15×10⁴ Lastspiele |
| PR Gummi-Ausführung | 60%~70% | 15%~20% | 0.5t~20t | A1~A4 | ≥5×10⁴ Lastspiele |
| PG hydropneumatische Ausführung | ≥95% | ≤3% | 50t~500t+ | A6~A8 | ≥30×10⁴ Lastspiele |
| PE PolyesterElastizitätBauform | 80%~88% | 5%~8% | 1t~63t | A4~A7 | ≥50×10⁴ Lastspiele |
Puffer-Inspektion: Prüfpositionen im Vergleich zur Norm
| InspektionPrüfpunkt | Inspektion Typ | VerweisNormAbschnitt | Bewertungskriterium | InspektionZyklus |
|---|---|---|---|---|
| Sicht- und Maßprüfung | Werksabnahme | GB/T 32071 §6.1 | ohneRiss/Korrosion/Verformung | je Stück |
| MontagegenauigkeitErkennung | Werksabnahme | GB/T 32071 §6.2 | Zentrumshöhendifferenz≤±2mm | je Stück |
| Prüfung der statischen Kennlinie | Typprüfung | GB/T 32071 §7.3 | F-SKennlinieAbweichung≤±5% | Neukonstruktion/je5Jahr |
| Nachweis der Pufferkapazität | Typprüfung | GB/T 32071 §7.4 | Fmax≤1.1Fe, SToleranz±5% | Neukonstruktion/je5Jahr |
| Dauerprüfung | Typprüfung | GB/T 32071 §7.5 | ≥5×10⁴ Lastspiele, Kapazitätsabfall≤10% | Neukonstruktion/je5Jahr |
| Prüfung der Umgebungsverträglichkeit | Typprüfung | GB/T 32071 §7.6 | bestanden im Temperaturwechselprüfung | Neukonstruktion/je5Jahr |
6 Kernkennzahlen für die Pufferauswahl
≥1,1
Koeffizient der Nennpufferkapazität
Ek ≥ 1,1 Emax
≤15%
Max. zulässige Rückprallrate
Prozentsatz des Pufferhubs
95%
Max. Pufferwirkungsgrad gasflüssig
Auslegungsgrenze PG-Typ
±2 mm
Toleranz der Einbau-Mittenhöhe
Horizontale/vertikale Abweichung
≥50000
Mindest-Dauerprüfzyklen
Anforderung der Typprüfung
6 Klassen
Standardklassifizierung der Puffer
PH/PT/PU/PR/PG/PE
Weiterführende Normen und Vorschriften
EN 13000 – Sicherheitsregeln für Krane – Erläutert die verbindlichen Sicherheitsanforderungen an Endanschläge und Puffer sowie die ergänzende Anwendung der Norm JB/T 7017.
GB/T 28264 – Sicherheitsüberwachungs- und Managementsystem für Hebezeuge – Beschreibt die sicherheitsrelevante Überwachungskonfiguration mit Verknüpfung von Fahrwegbegrenzern und Puffern zur automatischen Geschwindigkeitsreduzierung vor dem Aufprall.
GB/T 5972 – Wartung, Pflege, Montage, Prüfung und Stilllegung von Drahtseilen – Wichtige Referenz für das Verschleißteilmanagement; auch Puffer erfordern wiederkehrende Prüfungen und vorbeugenden Austausch.
Häufig gestellte Fragen
F: Worin unterscheiden sich hydraulische Puffer und Federpuffer im praktischen Einsatz?
A: Hydraulische Puffer erreichen einen Pufferwirkungsgrad von 90 % bis 95 %, die Pufferkraft bleibt über den gesamten Hub konstant und die Rückprallrate liegt bei ≤5 %. Sie eignen sich für Schwerlastkrane (10 t bis 500 t) in schweren bis sehr schweren Betriebsarten. Federpuffer sind konstruktiv einfacher, weisen jedoch eine Rückprallrate von 10 % bis 15 % und einen Wirkungsgrad von 80 % bis 88 % auf; sie werden überwiegend bei Kranen bis 50 t eingesetzt. Für schwere Metallurgie- und Gießkrane wird der hydraulische Typ empfohlen, für allgemeine Brückenkrane der Polyurethan-Typ (PU) und für leichte Werkstattkrane der Federtyp (PT).
F: Welche konkreten Anforderungen stellt die Norm GB/T 32071 an die Dauerprüfung von Puffern?
A: Abschnitt 7.5 der Norm GB/T 32071 legt eine Mindestanzahl von 50000 Prüfzyklen für die Dauerprüfung fest. Die Prüffrequenz ist typabhängig: Polyurethan- und Gummitypen werden mit 1 bis 2 Hz geprüft, Feder- und Hydrauliktypen mit 0,5 bis 1 Hz. Bestandenskriterien: Die Pufferkapazität darf nach der Prüfung um nicht mehr als 10 % des Ausgangswerts abfallen; die Pufferelemente dürfen keine Risse, bleibende Verformungen oder Ölleckagen aufweisen. Bei PE-Polyester-Elastomer-Puffern kann die tatsächliche Lebensdauer aufgrund der hervorragenden Ermüdungseigenschaften des Materials 500000 Zyklen überschreiten.
F: Was ist bei ungewöhnlichen Geräuschen oder Ölleckagen an Kranpuffern zu tun?
A: Zunächst ist der Kran sofort anzuhalten und der Puffer auf äußere Schäden und festen Sitz der Befestigung zu prüfen. Bei Ölleckagen an hydraulischen Puffern sind die Dichtungen auf Alterung oder Beschädigung zu kontrollieren; ein vorbeugender Austausch der Dichtringe wird alle 2 Jahre empfohlen (gemäß JB/T 7017, Abschnitt 8.3). Bei ungewöhnlichen Geräuschen an Federpuffern können Verschleiß zwischen Federendwindung und Sitzring oder ein zu großes Führungsspiel die Ursache sein. Das Führungsspiel ist zu messen (Anforderung: ≤0,5 mm); bei Überschreitung sind Führungsbuchse oder der gesamte Puffer auszutauschen. Kelude Schwerindustrie empfiehlt, monatliche Inspektionen zu dokumentieren – einschließlich äußerem Zustand, Anzugsdrehmoment der Montageschrauben und Pufferhub – und einen vorbeugenden Austauschplan basierend auf der Einsatzhäufigkeit zu erstellen.
F: Welche Anforderungen gelten für die Einbau-Mittenhöhe der Puffer bei einem 50-t-Brückenkran?
A: Abschnitt 6.2 der Norm GB/T 32071 legt unabhängig von der Tragfähigkeit eine maximale Abweichung der Mittenhöhe von ±2 mm zwischen den Puffern an beiden Enden derselben Schiene fest. Auch die horizontale und vertikale Abweichung sind auf ±2 mm begrenzt. Bei einem 50-t-Brückenkran kann die Durchbiegung des Hauptträgers unter Vollast bis zu L/800 betragen (bei 25 m Spannweite ca. 31 mm). Daher wird empfohlen, die Puffer anhand der Aufprallmitte unter Volllast auszurichten oder vertikale Einstell-Unterlegscheiben an der Montagehalterung vorzusehen, um eine Abweichung von ≤3 mm unter Volllast sicherzustellen. Diese Anforderung gilt gleichermaßen für mittlere und große Brückenkrane mit einer Tragfähigkeit von 32 t bis 80 t.
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