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O+P Fluidtechnik 7-8/2016

O+P Fluidtechnik 7-8/2016

VDMA Dipl.-Ing. Lennart

VDMA Dipl.-Ing. Lennart Roos FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG Thema: Effiziente Versorgungseinheit für mobilhydraulische Systeme Vortragender: Dipl.-Ing. Lennart Roos Förderung: Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA; FKM-Nr. 703270 Forschungsstelle: Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge (IMN) der TU Braunschweig Zielsetzung: Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht in einer Effizienzsteigerung der hydraulischen Versorgungseinheit mobiler Arbeitsmaschinen mit stark inhomogenem hydraulischem Leistungsprofil. Dabei soll eine gleiche oder bessere Dynamik erreicht werden als mit konventionellen, mechanisch-hydraulisch geregelten Verstellpumpen. Diese dient für das Vorhaben stets als Referenz. Im Projekt soll keine neuartige Pumpenkonstruktion entwickelt oder untersucht werden, sondern es soll die Reduzierung komponentenspezifischer Verluste durch einen systemtechnischen Ansatz erreicht 03 Teilsynthetisches hydraulisches Leistungsprofil werden. Als Beispielapplikation wurde für das Projekt ein Traktor der 100-kW-Leistungsklasse ausgewählt, weil diese Maschinen vielfältige Arbeitsaufgaben mit nennenswertem hydraulischem Leistungsanteil ausweisen. Zusammenfassung und Ausblick: Das nutzbare Druckniveau bei landwirtschaftlichen Traktoren liegt nach wie vor bei 200 bar (Load-Sensing-Pumpen müssen zusätzlich die Regeldruckdifferenz von 20 bis 30 bar aufbringen), wobei der maximale Volumenstrom in der betrachteten Leistungsklasse zwischen 50 und 170 l/min liegt. Als maximale hydraulische Leistungsgrößen des Betriebskennfelds wurden arithmetische Mittelwerte gewählt. Die Eckleistung der Mitteldruckanwendung liegt somit bei etwa 38 kW. Zur Bestimmung der Verlustenergie über einen definierten Betriebszeitraum muss das Einsatzprofil zudem die Zeitanteile aller Betriebspunkte enthalten. Diese sind in Bild 03 gezeigt. Es wird deutlich, dass die Betriebsbereiche im Kennfeld sehr ungleich verteilt sind. Dieses Leistungsprofil wird zur Bewertung der Verlustenergie neuer Konzepte herangezogen. Der zentrale Ansatz besteht in einer Aufteilung des Fördervolumens einer (großen) Verstellpumpe auf zwei (kleinere) Pumpen, so dass temporär nicht benötigtes Fördervolumen in einer Parallelschaltung deaktiviert werden kann. Gegenwärtig liegt der Fokus der Simulationsmodelle auf der Beschreibung des Verlustverhaltens für das hydraulische Betriebskennfeld. Die Verlustmodellierung bei sehr kleinen Drücken und Volumenströmen ist nicht zufriedenstellend, was durch entsprechende Modellierung zu verbessern ist. Um im nächsten Schritt Einschätzungen zum dynamischen Verhalten der Konzepte vornehmen zu können, werden die Modelle momentan um das Zeitverhalten der bestimmenden Hauptkomponenten erweitert. Ebenso wird momentan an Betriebsstrategien gearbeitet, welche neben dem Verlustverhalten der Versorgungseinheit selbst auch das Kennfeld der VKM sowie den Leistungsbedarf weiterer Subsysteme berücksichtigen. Des Weiteren wurde mit der Planung und dem Aufbau eines Prüfstandes begonnen, auf dem die Konzepte umgesetzt werden sollen. Er dient der Validierung der dynamischen Verlustmodelle sowie der Entwicklung der zugehörigen Betriebsstrategien. 64 O+PFluidtechnik 7-8/2016

VDMA Dipl.-Ing. Sebastian Michel Thema: Thermischer Haushalt und Verschleiß elektrohydraulischer Kompaktantriebe Zielsetzung: Ziel des Vorhabens ist die Analyse des thermoenergetischen Verhaltens sowie der Verschleißvorgänge innerhalb elektrohydraulischer Kompaktantriebe. Im Ergebnis liegen gesicherte Aussagen vor, auf deren Basis anwendbare Gestaltungswerkzeuge und -richtlinien abgeleitet werden können. Die angestrebten Ergebnisse sollen einer besseren Beurteilung der Einsatzgebiete elektrohydraulischer Kompaktantriebe dienen und eine gezielte Weiterentwicklung und Optimierung unterstützen. Hinsichtlich des thermoenergetischen Verhaltens wird eine Methodik erarbeitet, mit der auf Grundlage analytisch berechneter Wärmeübergangsparameter und einem netzwerkbasierten Systemsimulationsmodell das thermoenergetische Verhalten hinreichend genau abgebildet werden kann. Vortragender: Dipl.-Ing. Sebastian Michel Förderung: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V. (AiF) aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi); Nr. 18051 BR/1 Forschungsstelle: Institut für Fluidtechnik (IFD) der TU Dresden 04 Prüfstandsaufbau zur Validierung des thermo-hydraulischen Modells Zusammenfassung und Ausblick: Elektrohydraulische Kompaktantriebe stellen ein interessantes Konzept zur Erfüllung der gestiegenen Anforderungen an Anwenderfreundlichkeit, Platzbedarf, Wartungsaufwand und Energieeffizienz dar. Gleichwohl weisen sie eine Reihe von konzeptspezifischen Besonderheiten auf, die sich auf den thermischen Haushalt und das Verschleißverhalten dieser Antriebe auswirken. Beispielhaft genannt seien hier die fehlende aktive Kühlung und die vorgesehene Lebensdauerfüllung mit Öl. Um unter diesen Bedingungen einen temperaturstabilen, wartungsarmen und prozesssicheren Einsatz gewährleisten zu können, ist die Kenntnis über das thermoenergetische Verhalten und die Verschleißvorgänge von entscheidender Bedeutung. In diesem Vorhaben wird eine Methodik aufgezeigt, wie das thermische Verhalten elektrohydraulischer Kompaktantriebe bei vertretbarem Rechenaufwand simuliert und die Beharrungstemperatur für gegebene Arbeitsspiele vorhergesagt werden kann. Die Methodik wurde am Beispiel eines Demonstrators angewendet und validiert. Das erarbeitete thermo-hydraulische Modell bildet das dynamische und thermische Verhalten des Antriebs hinreichend gut ab und wurde in weiteren Arbeiten für die Optimierung der Wärmeabgabefähigkeit genutzt. Darüber hinaus werden Dauerversuche durchgeführt, die Einblick in die Verschleiß- und Ölalterungsvorgänge innerhalb elektrohydraulischer Kompaktantriebe geben sollen. Ein entsprechender Prüfstand wurde aufgebaut und in Betrieb genommen (Bild 04). Zwei unterschiedlich konfigurierte Demonstratoren, die sich durch die eingesetzte Pumpenbauart (kompensierte und unkompensierte Innenzahnrad-Pumpe) unterscheiden, absolvieren dabei über eine Versuchsdauer von 40 Tagen ein industrienahes Arbeitsspiel. Zwei von drei Versuchsdurchläufen sind bereits abgeschlossen, ein dritter Durchlauf befindet sich in Durchführung. Abschließende Ergebnisse zu diesen Untersuchungen liegen noch nicht vor. Für zukünftige Forschungsaktivitäten wird der Einbezug von weiteren Einflussgrößen auf das Verschleißverhalten wie z. B. die Wertigkeit des Druckmediums oder der Einsatz eines Filters im Kreislauf als sinnvolle Fortführung der Arbeiten erachtet. O+PFluidtechnik 7-8/2016 65

Ausgabe

O+P Fluidtechnik REPORT 2018
O+P Fluidtechnik 11-12/2018
O+P Fluidtechnik 10/2018
O+P Fluidtechnik 9/2018
O+P Fluidtechnik 7-8/2018
O+P Fluidtechnik 6/2018
O+P Fluidtechnik 5/2018
O+P Fluidtechnik 4/2018
O+P Fluidtechnik 3/2018
O+P Fluidtechnik 1-2/2018
O+P Fluidtechnik REPORT 2017
O+P Fluidtechnik 11-12/2017
O+P Fluidtechnik 10/2017
O+P Fluidtechnik 9/2017
O+P Fluidtechnik 7-8/2017
O+P Fluidtechnik 6/2017
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