O+P Fluidtechnik 7-8/2020

ANTRIEBSTECHNIK

ANTRIEBSTECHNIK FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED ne zu Abweichungen zwischen berechneten und gemessenen Eingangsgrößen. Aufgrund der erreichten Genauigkeit der Systembetrachtung und der Komponentenbetrachtung für höher belastete Motoren wird die automatisierte Modellierung sowie die durchgeführte Backward-Simulation als hinreichend genau angesehen, um Aus sagen zum Wirkungsgrad einer Abtriebskonfiguration zu treffen. BILDUNG DES VERSORGUNGSSYSTEMS (SCHRITT 5) Darauf aufbauend wurde das Entwickler-Werkzeug weiterentwickelt, um auch auf der Versorgungsseite optimal dimensionierte Komponenten rechnerisch ermitteln zu können. Für die in Tabelle 02 aufgelistete Abtriebskonfiguration sollte eine Energiebereitstellung durch eine variable Axialkobenpumpe ermittelt werden. Die Suche hiernach erfolgte per vollständiger Enumeration. Dies ist möglich, da sich der Lösungsraum der Versorgungsseite aus nur zwei Antriebselementen ergibt, einer Pumpe sowie einem Getriebe. Anhand von Darstellungen wie Bild 05 lassen sich die Berechnungsergebnisse plausibilisieren und die Auswahl einer optimalen Pumpe objektivieren. Dargestellt sind die Betriebspunkte für die optimierte Abtriebsstruktur im Kennfeld einer 45 cm³ Pumpe. Wie zu erkennen ist, befindet sich der Hauptbetriebspunkt bei ca. 60 % des maximalen Schluckvolumens, womit auch höhere Volumenstromanforderungen sicher abgedeckt werden. Durch die eingeführte Schluckvolumenreduktion auf der Abtriebsseite und der hieraus resultierenden Wirkungsgradsteigerung um 15 % bis 25 % stehen dem Algorithmus jedoch auch Pumpen mit geringerem Schluckvolumen zur Leistungsbereitstellung zur Verfügung als die bisher eingesetzte. Die aus einer reinen Wirkungsgradbetrachtung optimale Pumpe stellt eine 35 cm³ Pumpe dar. LÖSUNGSAUSWAHL UND WEITERE REALISIERUNGSSCHRITTE (SCHRITT 6 & 7) Anhand der Antriebslösungen der Entwicklungsschritte vier und fünf lassen sich verschiedene Gesamtsysteme aufbauen und anhand der erstellten Bewertung vergleichen. Neben dem Vergleich grundsätzlich unterschiedlicher Antriebskonzepte lassen sich auch verschiedene Antriebssysteme ganzer Maschinen vergleichen. Nach der Auswahl der besten Antriebskonzepte stehen die gewonnen Informationen zur anschließenden Detailauslegung zur Verfügung. ZUSAMMENFASSUNG Durch den Einsatz rechnergestützter Antriebssynthesen lassen sich theoretische Lösungsräume anhand von Simulations- sowie Bewertungsergebnissen sukzessive auf einen relevanten Lösungsraum verkleinern. Darüber hinaus können diese ohne weitere Annahmen und auf Basis repräsentativer Langzeitmessungen nach der optimalen Lösung durchsucht werden. Dies führt zu konkreten Konfigurationsvorschlägen für eine anschließende Detailauslegung. Damit kann das vorgestellte Entwickler-Werkzeug zur automatisierten Multidomain-Simulation ein wertvolles Werkzeug in Entwicklungsprozessen darstellen. Durch die technologieübergreifende Beschreibungsform ermöglicht die parallele Betrachtung elektrischer und hydraulischer Antriebe eine objektive Entscheidungsbasis, um die beste Antriebslösung abzuleiten. FÖRDERUNG Die Förderung des Vorhabens erfolgte aus Mitteln der Landwirtschaftlichen Rentenbank. Zudem bedanken wir uns bei der Firma Grimme für die Zusammenarbeit und für die Unterstützung des Projektes. Fotos: Aufmacher adobe_stock Autoren: Hagen Neurath, Prof. Dr. Ludger Frerichs, Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge, Technischen Universität Braunschweig Literaturverzeichnis [1] Niemöller, B.: Elektrische und hydraulische Triebachsen im Vergleich. Mobiltagung 2013, 03.-04.06.2013 Ludwigsburg. In: Herstellerunabhängige Mobiltagung für mobile Automatisierungs-Profis 2013, S. 52–56. [2] Karner, J.; Prankl, H.: Erwartungshaltung der österreichischen Landtechnik- Industrie hinsichtlich elektrischer Antriebe – Expectations of the Austrian AgEng-Industry regarding Electric Drives. In: Land Technik 2012. Düsseldorf: VDI Verlag 2012, S. 335–340. [3] Isermann, R.: Mechatronische Systeme – Grundlagen. 2. Auflage. Berlin: Springer-Verlag Berlin and Heidelberg 2007. 42 O+P Fluidtechnik 2020/07-08 www.oup-fluidtechnik.de

VORSCHAU IM NÄCHSTEN HEFT: 09/2020 ERSCHEINUNGSTERMIN: 02. 09. 2020 • ANZEIGENSCHLUSS: 18. 08. 2020 TECHNISCH-WISSENSCHAFTLICHER BEIRAT 01 Dr.-Ing. C. Boes, Böblingen Dipl.-Ing. M. Dieter, Sulzbach/Saar Dr, Steffen Haack, Lohr a. M. Dr.-Ing. M. Fischer, Kraichtal Dr.-Ing. G. R. Geerling, Elchingen Prof. Dr.-Ing. M. Geimer, Karlsruhe Prof. Dr.-Ing. habil. W. Haas, Stuttgart Dr.-Ing. W. Hahmann, Kempen Prof. Dr.-Ing. S. Helduser, Krefeld Univ.-Prof. Dr.-Ing. G. Jacobs, Aachen Dipl.-Ing. M. Knobloch, München Dr. L. Lindemann, Mannheim Prof. Dr.-Ing. P. U. Post, Esslingen Dr.-Ing. K. Roosen, Kaarst Dr.-Ing. P. Saffe, Hannover Dr.-Ing. MBA IMD A. W. Schultz, Memmingen Dipl.-Ing. E. Skirde, Neumünster Prof. Dr.-Ing. C. Stammen, Krefeld Dipl.-Ing. P.-M. Synek, Frankfurt Prof. Dr.-Ing. J. Weber, Dresden Der Vorsitzende und stellvertretende Vorsitzende des Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA: Prof. Dr.-Ing. P. U. Post, Esslingen Dr.-Ing. R. Rahmfeld, Neumünster 02 03 01 Bosch Rexroth hat gemeinsam mit führenden Ausrüstern und Anwendern ein neues Konzept für Tiefsee-Aktuatoren entwickelt, das SIL3 Sicherheit bietet, bis zu 75 Prozent weniger Energie verbraucht und auf einen Betrieb von 25 Jahren ausgelegt ist. Foto: Bosch Rexroth DER DIREKTE WEG O+P IM INTERNET www.oup-fluidtechnik.de O+P ALS E-PAPER digital.oup-fluidtechnik.de O+P-REDAKTION RAINER WESSELOWSKI, r.wesselowski@vfmz.de WERBUNG IN O+P sales@vfmz.de 02 Ein Automobilzulieferer erzeugt den Stickstoff, den er für Laserschweißanlagen im Reinraum benötigt, in Eigenregie. Diese Maßnahme macht die Produktion von Magnetventilen wirtschaftlicher. Foto: Atlas Copco 03 Die Anforderungen an elektrifizierte mobile Arbeitsmaschinen zur CO2-Reduktion sind hoch. Für eine verlustfreie Betriebsleistung braucht es aber nicht nur effiziente elektrische Antriebe, sondern auch eine effiziente Hydrauliksteuerung. Foto: Bucher Hydraulics (Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten) WORLD OF INDUSTRIES digital.world-of-industries.com www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2020/07-08 43