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Mobile Maschinen 2/2015

Mobile Maschinen 2/2015

ANTRIEBE UND

ANTRIEBE UND ANTRIEBSELEMENTE 02 Mit ihrer flachen, platz - sparenden Bauform eignen sich die Scheibenläufermotoren DSM optimal als Radnabenantriebe 03 Der Regler b maXX mobil ist speziell auf die Anforderungen in mobilen Anwendungen ausgelegt müssen gemäß EN 60068 getestet werden. Hier wird für Schwingbelastung eine sinusförmige und für Schockbelastung eine halbsinusförmige Anregung vorgegeben. Fahrzeugantriebe werden dagegen nach ISO 16750 getestet, wobei von einer Belastung mit Rauschen (überlagerten Schwingungen) ausgegangen wird. Großen Einfluss hat bei mobilen Antrieben das Motorgewicht. Jedes Kilo zählt, denn letztendlich muss alles an Mehrgewicht mit beschleunigt oder abgebremst werden. In dem Anwendungsbeispiel der vollelektrischen Busse bringt der powerMELA® mit einer Leistung von 140 kW zusammen mit dem Getriebe nur 300 kg auf die Waage. Durch die kompakte Bauweise des Elektromotors und den ohne großen Verkabelungsaufwand direkt aufgebauten Umrichter beansprucht das Antriebskonzept außerdem nur wenig Bauraum, was dem begrenzten Platzangebot in Fahrzeugen entgegenkommt. Auch die Scheibenläufer DSM eignen sich durch ihre besonders flache und kompakte Bauform bestens für den Einsatz in mobilen Maschinen. Drehmomentauslegung anhand des Fahrzyklus Um Antriebe zu dimensionieren, müssen Drehmomente und Drehzahlen unbedingt bekannt sein. Bei Industrieanwendungen berechnet man diese Daten durch Kenntnis des Belastungszyklus. Mit geeigneten Auslegungsprogrammen werden der richtige Motor und der richtige Umrichter ermittelt. Bei Fahrzeugantrieben wird ähnlich vorgegangen, anstatt des Belastungszykluses ist allerdings der Fahrzyklus entscheidend für die Motorgröße. Zur Bestimmung der Reichweite eines Fahrzeugs werden die ECE-Norm R101 und der Neue Europäische Fahrzyklus (NEFZ) herangezogen, der einen Zyklus für Stadtbetrieb und einen für außerstädtische Fahrt vorgibt. Anhand der daraus hervorgehenden Daten lassen sich Drehzahlen und Drehmomente berechnen, wobei Besonderheiten wie Anfahren am Berg oder Anhängelasten ebenfalls zu berücksichtigen sind. Wahl der geeigneten Kühlung Was die Kühlung betrifft, so kommen in der Fahrzeugtechnik Kühlarten zum Einsatz, die auch im industriellen Bereich üblich sind. Eine Selbstkühlung eignet sich aufgrund der niedrigen Leistungsdichte nur für Anwendungen mit kürzerer Einschaltdauer, beispielsweise für Antriebsmotoren von E-Bikes. Da der Einbau abgeschirmt ist, treten für den Benutzer an der berührbaren Oberfläche keine gefährlichen Temperaturen auf. Luftkühlungen mit Fremdlüftung sind im mobilen Bereich nicht gängig, weil sich Probleme mit der Schutzart ergeben können. Wendet man eine Wasserkühlung an, so ist die Kühlmitteltemperatur im industriellen Bereich in der Regel geringer und die Dichtungen unterliegen weniger starken Belastungen. Bei Fahrzeugen sieht die Situation anders aus, denn je nach Anwendung fällt die Kühlmitteltemperatur häufig höher aus. Die Dichtungen werden deshalb zusätzlich höheren Belastungen ausgesetzt. Dies ist bei der Wahl der Dichtungsmaterialien zu berücksichtigen. Bei Minusgraden können geeignete Additive, zum Beispiel Glykol, das Einfrieren des Kühlwassers verhindern. Dass solche Additive die spezifische Wärmekapazität des Wassers herabsetzen, müssen Maschinenbauer bei der Auslegung der Kühlleistung beachten. Eine beliebte Kühlart im elektrisch mobilen Fahrzeugbau ist die Ölkühlung, da sie eine sehr hohe Leistungsdichte ermöglicht. Im System powerMELA® wird der Motor direkt mit Öl gekühlt, wodurch die Dauerlastfähigkeit des Antriebs bis zu 90 % der verfügbaren Maximalleistung beträgt. Die Verwendung von elektrisch isolierendem Öl erwirkt dabei einen effektiven Betrieb selbst unter schwierigen Umgebungsbedingungen. Fazit Elektrische Antriebssysteme in Fahrzeugen müssen zahlreichen Belastungsproben und Herausforderungen standhalten, die bei der Konzeption speziell einzuplanen sind – Kompaktheit, Robustheit und Effizienz gehören zu den wichtigsten Schlagwörtern. Bezogen auf die Technik gelten aber dieselben physikalischen Regeln wie im industriellen Sektor und Ziele wie Kostenoptimierung, Effizienz und funktionale Sicherheit gelten für beide Bereiche gleichermaßen. Erfahrene Antriebsspezialisten wie Baumüller sind aufgrund ihres Know-hows und der langjährigen Erfahrung aus dem industriellen Maschinenbau darum perfekte Partner für erfolgreiche Projekte im mobilen Fahrzeugbau. Bilder: Baumüller Nürnberg GmbH, Nürnberg www.baumueller.de 26 Mobile Maschinen 2/2015

Components for your Equipment. Komponenten von Liebherr lösen unterschiedlichste Aufgaben in einer Vielzahl von Baumaschinen, Mininggeräten und anderen Off-Highway-Fahrzeugen. Beispiele sind unter anderem Hydraulikzylinder in Materialumschlaggeräten, Pumpenverteilergetriebe und Axialkolbenpumpen in Raupenfahrzeugen, Schwenkantriebe in Kranen und Elektromotoren in Baggern. Die frei programmierbare Liebherr Compact Control Unit ist optimal für kleine bis mittlere mobile Maschinen im On- und Off-Road-Einsatz geeignet. Liebherr-Components AG Postfach 222 5415 Nussbaumen AG, Schweiz Tel.: +41 56 296 43 00 E-Mail: info.cos@liebherr.com www.liebherr.com

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