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Mobile Maschinen 5/2018

Mobile Maschinen 5/2018

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01 03 02 04 01 Schematische Darstellung des Standard- Antriebssystems einer Tandemwalze 02 Typischer Lastzyklus des Dieselmotors von Tandemwalzen im Asphaltbau 03 Antriebstopologie der Hybrid-Tandemwalzen (HD+ 90i PH) 04 Messergebnisse zum Vergleich einer herkömmlichen Maschine mit einer Hybrid-Tandemwalze Die Tandemwalzen mit „Power Hybrid“-Antrieb (HD+ 90i PH) verfügen über ein Pumpenverteilergetriebe (PVG), an das die Fahrantriebs- und Vibrations-/Oszillationspumpe angeschlossen sind. Zusätzlich ist eine Hybrid-Motor-Pumpe (HMP) über das PVG mit dem 55,4 kW-Dieselmotor verbunden. Bei der HMP handelt es sich um eine Axialkolben-Verstellpumpe (28 ccm) von Bosch-Rexroth. Über einen HYDAC-Steuerblock wird die Hydrospeichereinheit mit 20 l Nennvolumen (zwei Blasenspeicher mit je 10 l Nennvolumen von HYDAC) geladen bzw. entladen. Der Be- und Entladezyklus wird mit unterschiedlichen Schwenkwinkeln des Hybrid-Hydrostaten realisiert. Im Pumpenbetrieb wird Energie zwischengespeichert. Für die Boostfunktion wird die HMP in den Motorbetrieb geschwenkt. Bei einer Dieselmotordrehzahl von 2 300 min -1 können bei einer Pumpendrehzahl von ca. 3 000 min -1 , vollem Schwenkwinkel und einem maximalen Speicherdruck von 280 bar kurzzeitig maximal ca. 20 kW Boostleistung zur Verfügung gestellt werden. Gesteuert werden die Hybrid-Funktionalitäten mit dem HYDAC- Controller HY-TTC 30, der mit der Maschinen-ECU verbunden ist. ERFOLGREICHE VALIDIERUNG Zur Validierung des entwickelten Hybrid-Antriebs wurden intensive Erprobungs- und Messfahrten durchgeführt. Dabei wurde eine Vergleichsmaschine der 9 t-Klasse (85 kW-Dieselmotor) mit einer 8 Mobile Maschinen 2018/05 www.mobile-maschinen.info

„Hybrid-Maschine“ HD+ 90i PH (55,4 kW-Dieselmotor) verglichen. Bild 04 zeigt exemplarische Zyklus-Messdaten. Korrespondierend zu Bild 02 wurden die Betriebsphasen gekennzeichnet. In Phase a2 wird die Leistungsspitze durch die Energieeinspeisung des Hybrid-Antriebs geglättet und der Dieselmotor entlastet. Während des Verdichtungsprozesses mit konstanter Fahrgeschwindigkeit (Phase b) wird im Vergleich bei der Hybrid-Maschine erheblich weniger Leistung benötigt, obwohl gleichzeitig die Hydrospeicher (Druckanstieg) geladen werden. Über die Erprobungs- und Messfahrten hinaus wurden Kraftstoffverbrauchsmessungen mit realitätsnahen Testzyklen durchgeführt. Dabei wurden nach den Vergleichsfahrten zwischen einer Vergleichsmaschine (9 t, 85 kW) und einer Hybrid-Maschine (HD+ 90i PH, 55,4 kW) die Kraftstoffverbräuche verglichen. Abhängig von den definierten Zyklen verbrauchte die Hybrid-Maschine ca. 15 % weniger Kraftstoff. Um eine erweiterte Datenbasis zu erhalten, wurden die Vergleichs- als auch die Hybrid-Maschine mit einer Felddatenerfassung ausgestattet. Dabei wurden die Kraftstoffverbräuche über einen Zeitraum von ca. 230 Stunden unter realen Betriebsbedingungen auf den Baustellen aufgezeichnet und miteinander verglichen. Auch mit dieser Methode konnte die gleiche Kraftstoffersparnis, wie bei den Testzyklen, ermittelt werden. FAHRERAKZEPTANZ IM FOKUS Während der Entwicklungsphase des hydraulischen Hybrid-Systems, speziell auch bei der Software- und Funktionsentwicklung standen für HAMM und HYDAC die Endanwender klar im Mittelpunkt. Für die Walzenfahrer sollte bzgl. Bedienung und Maschinenperformance kein Unterschied zwischen der Hybrid-Maschine mit 55,4 kW und der Standard-Maschine mit 85 kW Dieselleistung feststellbar sein. Aus diesem Grund war im Jahr 2017 eine Reihe von 9 t-Walzen mit Power-Hybrid-Antrieb auf verschiedensten Baustellen (innerstädtisch, Landstraßen und Autobahnen) in ganz Europa im Einsatz. Maschinenbetreiber wie STRABAG in Deutschland, NCC in Schweden, EIFFAGE in Frankreich und die jeweiligen Maschinenbediener waren sich einig: Bezüglich des Handlings und der Performance merkt man keinen Unterschied zur „konventionellen“ Maschine. Dass auch das Verdichtungsergebnis im Asphalt stimmt, wurde in Labortests bestätigt. Nach Hunderten von Betriebsstunden lobten vor allem die Fahrer die reduzierten Geräuschemissionen durch den kleineren Dieselmotor und das Kühlsystem mit geregeltem elektrischen Lüfterantrieb. Zudem konnten die in den beschriebenen Tests ermittelten Kraftstoffeinsparungen von 15 % bestätigt und zum Teil noch übertroffen werden. Ein weiterer Pluspunkt für die Maschinenbetreiber ist der verringerte Wartungsaufwand. Der 55,4 kW-Dieselmotor kommt ohne SCR-Katalysator aus und benötigt daher kein Ad- Blue. Mittlerweile bietet HAMM die Power-Hybrid-Walze HD+ 90i PH in sechs verschiedenen Varianten serienmäßig an. Dabei können diverse Oszillations- und Vibrations-Optionen gewählt werden. Durch die EU-Emissionsgesetzgebung Stufe 5 sind jüngst bei den Herstellern von mobilen Arbeitsmaschinen speziell jene Modelle in den Fokus gerückt, deren Verbrennungskraftmaschinen im Nennleistungsbereich zwischen 19 und 37 kW liegen. Viele Maschinen dieser Kategorie sind vergleichsweise stark von der Stufe 5 betroffen und benötigen nun Technologien wie Common-Rail-Einspritzung und Abgasnachbehandlung (Partikelfilter und/oder SCR). Große Herausforderungen bestehen hier hinsichtlich Kosten und Bauraum. Auch hier können hydraulische Hybrid-Systeme in Kombination mit einem „kleineren“ Dieselmotor unter 19 kW eine lohnende Alternative sein. www.hydac.com www.hamm.eu DIREKTER KONTAKT Daniel Feld Entwicklungsingenieur daniel.feld@hydac.com Dynamische Neigungssensoren für mobile Maschinen POSITILT ® PTK Neigungssensoren •Korrekte Messung auch bei Schock, Vibration und Beschleunigung •Gyro-kompensierte MEMS Technologie •Verzögerungsfreie Signalausgabe, statische Linearität bis zu 0,05° •Messbereich +/- 180° (1 Achse), +/- 60° (2 Achsen) •Schutzart bis IP67/IP69 bzw. IP68 neue Technologie ASM Automation Sensorik Messtechnik GmbH Tel. +49 8123 986-0 www.asm-sensor.de

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