O+P Fluidtechnik 11-12/2021

ÖLVERSORGUNG ZENTRALE

ÖLVERSORGUNG ZENTRALE ÖLVERSORGUNG FÜR SERVO-HYDRAULISCHEN PRÜFSTAND PRODUKTE UND ANWENDUNGEN KfZ-Prüfstände setzen die geprüften Komponenten hohen Belastungen aus. Entsprechend hohen strukturellen und energetischen Anforderungen müssen auch die Prüfstände gewachsen sein. Die Schnupp GmbH hat hier servo-hydraulische Lösungen für die Ölversorgung entwickelt. Bbei der BMW Group sind servo-hydraulische Prüfstände im Einsatz. Schon in den 70er Jahren begann man dort mit servohydraulischen Versuchen. Speziell in der Betriebsfestigkeit hat sich diese Methodik bewährt, wobei dann in den 80er Jahren begonnen wurde den Versuch von der Straße in den Prüfstand zu holen. Inzwischen ist dies Stand der Technik, wobei die heutigen Herausforderungen in der Komplexität der Versuche liegt. Gerade die zunehmende Elektrifizierung schafft neue Anforderungen speziell an die Dynamik und die Lasten im Versuch – diese können nun auch in Zukunft mit einer aktuell re- alisierten Hydraulikversorgung, entwickelt von der Firma Schnupp aus dem bayrischen Bogen, sichergestellt werden. In dem neu errichteten Werkstatt-, Prüfstände- und Messtechnik- Gebäude (WPM) des Forschungs- und Innovationszentrum der BMW Group in München werden zukünftig drei Betriebsfestigkeitsprüfstände und ein Akustikprüfstand mit der intelligenten Hydraulikversorgung mittels Forecast Steuerung miteinander verknüpft und damit ressourcenoptimiert betrieben. Typische Fahrzeugkomponenten, die dort getestet werden sind Fahrwerksteile, Lenkungsteile, Antriebsstränge, Federbeine, Lager, Federn und weitere mehr. Die Prüfstände müssen dabei Kräfte bis 100 KN und Zylindergeschwindigkeiten bis 2,4 m./s im Kurzhub aushalten. Sie sind weiterhin für Frequenzen bis 40 Hz und Drehmomente um 4 000 Nm ausgelegt. Für diese hohen Anforderungen bietet die eingesetzte Servohydraulik in Verbindung mit der Zentralhydraulik einige Vorteile: Die erreichbare Energiedichte und damit die Dynamik des Systems ist relativ hoch. Die Regelungsqualität und Nachfahrgüte ermöglichen die Darstellung von Echtzeit-Signalverläufen. Auch können ausgewählte Streckenverläufe mit exakten Realwerten Autoren: Franz Spanfeldner, Vertriebs- und Projektleitung, Schnupp GmbH, Bogen 34 O+P Fluidtechnik 2021/11-12 www.oup-fluidtechnik.de

ÖLVERSORGUNG Schematische Darstellung der Prüfstände mit Servohydraulik und zentraler Ölversorgung von der Straße auf den jeweiligen Prüfständen gefahren werden. Typische Dauertestläufe dauern etwa zwei bis sechs Wochen mit 24/7 dauertesten. Diese Beanspruchung entspricht etwa einem Fahrzeugleben. Solide Grundlage für die neue Zentralhydraulik bei BMW Group im Gebäude des FIZ bildete ein bis ins letzte Detail ausgearbeitetes Lastenheft nach neuestem Stand der Technik. Darin sind Anforderungen wie ein Betriebsdruck von 280 bar ± 5 bar, max. zulässige Druckverluste p Verlust 3 bar, max. Öltemp. Hauptbehälter 42 °C ± 3 °C, min. Ölverweildauer im Hauptbehälter 8 min. und eine Verfügbarkeit von 99,7 % definiert. ÖLVERSORGUNG ALS KONSTANTDRUCKSYSTEM Um mehrere unterschiedliche Prüfstände mit stark schwankendem Ölverbrauch gleichzeitig betreiben zu können, bietet sich hier eine Grundfunktion einer zentralen Ölversorgung als Konstantdrucksystem mit Einsatz von Verstellpumpen an. Dieses Druckölnetz ist grob vergleichbar mit einem Druckluftnetz, welches beliebig angezapft werden kann. DRUCKÖLNETZ MIT VERSTELLPUMPEN Bei diesem System wird der Druck in der Sammelleitung nur durch die Axialkolbenpumpen (Verstellpumpen) aufrechterhalten, die zum raschen Ausgleich von Druckeinbrüchen bei Druckölentnahme mit Druckreglern und Schwenkwinkelregler ausgerüstet sind. Bei der Konzipierung kann die beauftragte Firma Schnupp einerseits auf viele Jahre Erfahrung zurückgreifen und andererseits modernste Simulations- und Berechnungsprogramme einsetzen. Die bisher gebauten Zentralhydrauliken des Unternehmens sind in unterschiedlichen Branchen im Dauereinsatz, darunter Gießereien, Reifenindustie oder Prüfstandsanwendungen. Die Anlage bei der BMW Group wurde so konzipiert, dass zukünftige Ausbaustufen problemlos realisiert werden können und dies ohne den Betrieb dabei zu unterbrechen. Der Aufstellort der Zentralhydraulik mit ca. 200 m² Aufstellfläche wurde im Untergeschossbereich des WPM-Gebäudes aus schallschutztechnischen und platztechnischen Gründen gewählt. Dabei war die Einbringung der Hauptbaugruppen wie Behälter, Rohrleitungen, Zuschaltblöcke und Schaltschränke in das Untergeschoss eine logistische Herausforderung. Eine klare Aufteilung nach Rücklaufbehälter, Leckölbehälter und Hauptölbehälter hat sich in der Vergangenheit bewährt und wurde auch hier umgesetzt. Für eine optimale Ölberuhigung (Luftabscheidung) bzw. Filtration wurden die Ölbehälter im CAD strömungstechnisch optimiert. Der maximale Ölvolumenstrom von 2 400 l/min. wurde gleichmäßig auf sieben Motor- / Pumpeneinheiten aufgeteilt. Der Vorteil: bedarfsgerechte Volumenstrombereitstellung durch kurzfristiges zu- und wegschalten der Motor- / Pumpeneinheiten ENERGIEEFFIZIENZ DES SYSTEMS Der Antrieb des Systems beruht auf wassergekühlten Asynchronmotoren, die Axialkolbenpumpen antreiben, welche wiederum mit einem intelligenten Regler ausgestattet sind. Das Öl-Versorgungsleitungsnetz wurde in drei Hauptstränge aufgeteilt und bei einer Gesamtlänge von ca. 200 m schweißlos installiert. Herausforderung war die Schall- und Schwingungsentkoppelung sowie Druckstöße und Längenausdehnung. Vor jedem Prüfstand wurden Zu- und Abschaltblöcke mit Sicherheitsfunktion nach Performencelevel d montiert. Die gesamte elektrische Installation mit dazugehöriger Steuerung und Regelung wurde komplett von der Steuerungstechnikabteilung der Firma Schnupp realisiert. Bei der Installation mussten auch die besonderen Anforderungen nach „EMV-ILA“ umgesetzt werden. Eine für den Betreiber/Nutzer selbsterklärende intuitive Visualisierung erleichtert die Bedienung der Zentralhydraulik und zeigt zugleich aktuelle Betriebszustände auf. Durch eine intelligente Kommunikation zwischen Prüfständen und der Zentralhydraulik kann über eine hochdynamische Forecaststeuerung eine bedarfsgerechte, hoch effiziente Ölvorversorgung sichergestellt werden. Durch diese Lösung wird eine nicht unerhebliche Energieeinsparung erreicht. Eingesetzt wurden die für die Zentralhydraulik derzeit technisch besten am Markt verfügbaren Produkte. So kann die Schnupp GmbH für den Endkunden eine höchstmögliche Anlagenverfügbarkeit erreichen und ihren Leitspruch „Ideen in Bewegung“ aus einer Hand realisieren. Bilder: Schnupp GmbH, BMW-Group www.schnupp.de POINTIERT HOHE ERREICHBARE ENERGIEDICHTE/ DYNAMIK REGELUNGSQUALITÄT ERMÖGLICHT DARSTEL- LUNG VON ECHTZEIT-SIGNALVERLÄUFEN HOCHDYNAMISCHE FORECASTSTEUERUNG SORGT FÜR ENERGIEEINSPARUNG www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2021/11-12 35