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Mobile Maschinen 5/2018

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Mobile Maschinen 5/2018

FÖRDERUNG Das

FÖRDERUNG Das Forschungsprojekt wird durch das ZIM-Förderprogramm (Projektträger AiF; BMWI) unterstützt. REFERENZANWENDUNG Sollten Sie eine mögliche Anwendung für einen solchen Zylinder bei Ihnen sehen, bspw. als Ausricht- oder Positionierzylinder, können Sie sich gerne mit uns in Verbindung setzen. Gemeinsam können wir prüfen, ob Ihre Anwendung als mögliche Referenzanwendung für das Forschungsprojekt infrage kommt. DIREKTER KONTAKT Florian Meyer Wissenschaftlicher Mitarbeiter Florian.meyer@ostfalia.de bauraumoptimierten Aggregat kann jedoch nur der erste Schritt auf dem Weg der Optimierung sein. Diese Aggregate weisen, aufgrund der verwendeten Standardkomponenten, noch deutliches Integrationspotenzial auf. Es wird davon ausgegangen, dass durch Verfolgung des Integrationsgedankens und kontinuierliche Weiterentwicklung, die Systemeffizienz erheblich verbessert werden kann. An diesem Integrationspotenzial setzt das Forschungsprojekt an. PROJEKTZIEL Das Ziel des Forschungsprojekts ist es, alle für den Betrieb eines Hydraulikzylinders erforderlichen Komponenten in den typischen Zylinderaufbau zu integrieren, um die charakteristische Zylinderform zu erhalten. Die Verfahrgeschwindigkeit des Zylinders kann über die Drehzahl des Elektromotors variiert werden, drosselnde Ventile können daher entfallen. Hydraulikzylinder und Tank sowie Hydraulikpumpe und Elektromotor werden fusioniert. Infolge dessen wird der Bauraumzuwachs, im Vergleich zu den seitlich angeordneten Versorgungseinheiten der bereits erhältlichen Produkte, deutlich minimiert. Damit ist es möglich, durch die zylindertypische Bauform der neuentwickelten elektrohydraulischen Linearachse, diese in vielen bestehenden Systemen nachzurüsten. Die Energiebilanz und das Leckageverhalten, im Vergleich zu konventionellen Hydrauliksystemen, werden jedoch signifikant verbessert. Der Schwerpunkt des Projekts liegt zusätzlich auf der Fusionierung von Elektromotor und Hydraulikpumpe zu einer „Motor­ Pumpe“. Diese wird bezüglich der zum Einsatz kommenden Maschinenelemente nicht mehr wie bisher trennbar sein. Der Läufer des Motors und das Pumpenrad verschmelzen und ermöglichen so eine wesentlich höhere Funktionsintegration. Eine sichere Lasthaltefunktion und -absicherung wird integriert sein. Der Ansatz im Projekt sieht vor, zunächst möglichst minimalistisch zu bauen, da davon auszugehen ist, dass eine Skalierung des Produkts nach oben jederzeit möglich ist. Die genauen Abmessungen basieren auf den physikalischen Möglichkeiten in Kombination mit 02 02 Prüfstand zur Untersuchung der Einzelkomponenten und Kombinationsmöglichkeiten: 1. Messbox zur Erfassung von Eingangssignalen und Ausgabe von Steuersignalen 2. Steuer- und Messcomputer 3. Druck- und Temperatursensoren 4. Schaltventile 5. Öltank 6. Volumenstromsensor 7. Elektromotor 8. Drehzahl-Drehmomentmessnabe 9. Hydraulikpumpe 44 Mobile Maschinen 2018/05 www.mobile-maschinen.info

03 03 Mögliche Leistungs- und Wirkungsgraderfassung am Prüfstand den Rahmenbedingungen der Referenzanwendung. Ziel ist es, eine hochintegrierte Linearachse mit folgenden Leistungsdaten zu entwickeln. n Leistungsbereich 0,5 – 2,5 kW n Durchmesser Zylinderkolben 30 – 80 mm n Arbeitshub 200 – 500 mm n Arbeitsdruck 200 bar DERZEITIGER STAND Im ersten Schritt ist ein mit umfangreicher Messtechnik bestückter Prüfstand mit hydraulischen Standardkomponenten aufgebaut worden (Bild 02). Der Prüfstand ermöglicht die Untersuchung der einzelnen Kombinationsmöglichkeiten von Elektromotoren und Hydraulikpumpen im Leistungsspektrum. Damit können die Leistungsdaten und Wirkungsgrade verschiedener Elektromotoren mit jeweils unterschiedlichen Hydraulikpumpen bewertet werden (Bild 03). Zu den Messdaten gehören: n Strom und Spannung – elektrische Leistung n Drehzahl und Drehmoment – mechanische Leistung n Druck und Volumenstrom – hydraulische Leistung n Temperaturen der einzelnen Komponenten Die Messdaten werden für die Einzelkomponenten und für die untersuchten MotorPumpen-Kombinationen erfasst und ausgewertet. Daraus können die Bauräume und physikalischen Größen des späteren Systems berechnet werden. Ein Simulationsmodell begleitet die ermittelten Kenndaten und lässt so entsprechende Inter- und Extrapolationsaussagen zu. Aktuell wird neben der Vermessung von Komponenten ein autarker Zylinder entwickelt, welcher in der als Integrationsstufe 1 bezeichneten Entwicklungsstufe faktisch den bisher auf dem Markt verfügbaren elektrohydraulischen Kompaktzylindern gleichkommt. Hierbei wird das nötige Knowhow für die Weiterentwicklung des Systems zur Integrationsstufe 2 aufgebaut. Anschließend wird mit der Integration von Elektromotor und Hydraulikpumpe sowie weiterer Optimierung des Systems eine vollintegrierte elektrohydraulische Linearachse mit Motorpumpe, als Integrationsstufe 2, begonnen. Der Abschluss des Projekts ist für Juni 2019 geplant. www.berode.com www.ostfalia.de Literaturhinweis: [1] Lenkungshandbuch – Lenksysteme, Lenkgefühl, Fahrdynamik von Kraft fahrzeugen; Prof. Dr. Dipl.-Ing. Peter Pfeffer, Dr. Manfred Harrer, Springer Fachmedien 2013, ISBN 978-3-658-00977-9 E-POWER AVL liefert flexible Lösungen für elektrifizierte Kleintraktoren Hier mehr dazu www.avl.com

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