Motoren und Getriebe für Baumaschinen - Bauverlag

+ Bauwirtschaft Baumaschinen + Baufahrzeuge
Motoren und Getriebe
6/2003
Vielseitig und robust:
Motoren und Getriebe für
Baumaschinen
Diese Anforderungen und die weiterhin
strenger werdenden Umweltrichtlinien
fordern die Motorenbauer beträchtlich.
Die für den vielseitigen Einbau vorgesehenen
Industriemotoren sollen außerdem
nicht nur Baumaschinen, sondern auch
Lkw, Lokomotiven, Schiffe, Spezialfahrzeuge,
Stromerzeuger und stationäre
Anlagen antreiben. Trotz der unterschiedlichen
Anforderungsprofile bemühen
sich die Hersteller um die Standardisierung
ihrer Motoren, denn nur so ist eine
Senkung der Produktionskosten zu erzielen.
Gegenüber der Verwendung von Industriemotoren
in Lokomotiven, Schiffen,
Lkw und Stationäranlagen kommen bei
Baumaschinen weitere Anforderungskriterien
hinzu: Die Motoren müssen dauerhaft
Schmutz,Staub,Ölfilmen,Vibrationen,
Stoß- und Schockbelastungen, stark geneigtem
Betrieb und schlechter Wartung
trotzen (Abb. 1).
Wie robust moderne Industriemotoren
sind, bewies ein 317 kW starker Caterpillar-Motor
C-12, der in einem Spezialtransporter
in einem Stahlwerk fast 19 000
Betriebsstunden absolvierte. Dennoch
gehört er nicht zum Alteisen,sondern wurde
für eine vorbeugende Teilüberholung
zerlegt und auf Verschleiß untersucht.
Immer vielfältiger werden die Anforderungen, die heute Antriebe von
Baumaschinen und stationären Anlagen erfüllen sollen. Dabei müssen
zahlreiche Parameter berücksichtigt werden: Die Belastungen sind
ebenso unterschiedlich wie die Maschinen, Bewegungsabläufe und
Einsätze. Minimaler Kraftstoffverbrauch sowie geringe Abgas- und
Lärmemission stehen – ungeachtet der Einsatzprofile – ebenso im Vordergrund
wie niedrige Anschaffungs-, Betriebs- und Reparaturkosten,
und das bei so hohen Motorleistungen wie möglich.
Dipl.-Ing. H. H. Cohrs, Grube/Holst.
Dabei zeigten sich nur normale Verschleißerscheinungen
an den wichtigsten
Motorenkomponenten. Gemäß dieser Untersuchung
hätte der Motor noch etwa
5000 Betriebsstunden vor einer notwendigen
Überholung durchgehalten. Bei der
Beurteilung der Leistungsfähigkeit wurden
zudem die aufgezeichneten Daten
einzelner Motorenparameter ausgewertet.
Datenaufzeichnung und Motormanagement
sind bei Caterpillar-Industrie-
Abb. 1: An Motoren moderner Baumaschinen wie im neuen Volvo-Kleinlader L20B werden
außerordentliche Anforderungen gestellt: Sie sollen kompakt, robust, zuverlässig, wartungsarm,
servicefreundlich, sparsam, abgasarm, leise und vibrationsarm sein
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Motoren und Getriebe
Abb. 2: Die neue A-Serie mit 13 bis 45 kW Leistung
enthält die kleinsten Cummins-Motoren, mit
denen das Unternehmen nun besonders auf dem
europäischen Kompaktmaschinenmarkt
Anteile gewinnen möchte
motoren ab 85 kW Leistung Standard. Die
Aufzeichnung wichtiger Parameter über
die Motorlebensdauer erlaubt Rückschlüsse
auf Einsatzfall,Betriebsbedingungen
und Maschinenauslegung. Die Auswertung
ergab, dass die tatsächliche Belastung
während der gesamten Laufzeit
leicht unterhalb der Auslegung blieb. Zudem
lag der Leerlaufanteil mit 4185 Stunden
– das entspricht immerhin 22 % oder
fast einem Viertel der Laufzeit – außerordentlich
hoch.
Beispielhafte Neulinge
Nicht nur die stets strenger werdenden
Abgasrichtlinien,sondern auch der Wunsch
nach geringeren Verbrauchswerten und
Lärmemissionen sowie verlängerten Wartungsintervallen
lässt die Motorenkonstrukteure
nicht ruhen. Alle namhaften
Hersteller bringen praktisch im Jahrestakt
neue Motoren oder sogar komplett neue
Baureihen auf den international stark umkämpften
Markt der Einbaumotoren.
Cummins
So stellte Cummins auf der Intermat neue,
kleine Dieselmotoren der A-Serie mit Leistungen
von 13 bis 45 kW vor, mit denen
das Unternehmen, bisher bekannt für
schwere Antriebe, nun auf den Markt
für Kompaktmaschinen zielen möchte
(Abb. 2). Die A-Serie ist die kleinste Baureihe
von Cummins und schließt die Lücke
zu den mittelgroßen Motoren der B-Serie.
Abb. 3: Auch die Luftkühlung ist bei Baumaschinen
weiterhin beliebt: Die neuen Modelle 906 und 908
vervollständigen das erfolgreiche Deutz-
Programm luftgekühlter Motoren im Leistungsbereich
13 bis 42 kW
Die 3-Zylinder-Motoren der A-Serie
haben 0,9,1,4 und 1,7 l Hubraum,die 4-Zylinder-Motoren
2,1 und 2,3 l. Die Serie
bietet Spitzendrehmomente von 51 bis
183 Nm bei nur 1600 U/min Drehzahl. Alle
Motoren erreichen ihre Nennleistung bei
2800 U/min und verfügen über indirekte
Einspritzung mit mechanischen Einspritzpumpen
für reduziertes Motorengeräusch
und ruhigen Motorlauf.
Dank hoher Leistungsdichte bei kompakten
Abmessungen wird die A-Serie von
Cummins als ideale Lösung für Anwendungen
mit beengtem Einbauraum bezeichnet.Der
A900, der kleinste Motor dieser
Serie, wiegt nur 115 kg. Einseiten-Servicefähigkeit,
tragende Ölwanne und
wahlweise front- oder kupplungsseitige
Abtriebe für Hilfsaggregate zählen zu den
weiteren Merkmalen.Die Motoren werden
in einer Partnerschaft mit Kukje Machinery
Co.in Süd-Korea nach Cummins-Spezifikationen
gebaut.
Zudem erweiterte der Hersteller die
B-Serie auf sieben Modelle:Zu den bekannten
Motoren gesellten sich die B4.5-Variante
sowie die elektronisch geregelten
Varianten mit 3,9 und 4,5 l Hubraum.
Durch die Ergänzung mit 4,5 l Hubraum
wurde die bisher bewährte Formel der
B-Serie von 1 l Hubraum pro Zylinder auf
1,12 l erweitert.Die Hubraumvergrößerung
sorgt bei gleichen Einbauverhältnissen
beim Saugmotor für 60 kW und beim turboaufgeladenen
für 68 und 74 kW Leistung.
Die B3.9-, B4.5- und B5.9-Motoren sind
mit einer Verteiler-Einspritzpumpe und ei-
Baumarkt
Abb. 4: Der neue Perkins 804C-33T mit
60 kW Leistung, 2600 U/min höchster Drehzahl
und 253 Nm max. Drehmoment ist in unterschiedlichen
Versionen lieferbar und um 1 bis 3 dB(A)
leiser als sein Vorgänger
ner einfachen mechanischen Regelung
sowie mit Zweiventiltechnik pro Zylinder
ausgerüstet. Niedrige Unterhaltskosten
durch geringen Wartungsaufwand und
minimalen Ölverbrauch bleiben einer der
Hauptvorteile der B-Serie. Für leisen Betrieb
bietet Cummins optional Geräuschdämpfungspakete
zur Senkung des
Schallpegels um bis 4,5 dB(A) an.
Bei den 3,9- und 4,5-l-Motoren als
8-Ventil-Versionen wird die Quantum-
Technologie und Elektronik erstmals
schon bei Leistungen von 82 bis 97 kW
genutzt. Die elektronisch gesteuerte
Kraftstoff-Einspritzung sorgt für die präzise
Verbrennung mit sanfter Leistungsentfaltung
ohne sichtbare Rauchemissionen.
Deutz
Deutz, in den 1960er- und 1970er-Jahren
mit luftgekühlten Motoren einer der weltweit
führenden „Antreiber“ von Baumaschinen
aller Art und Größe, präsentierte
auf der Intermat ebenfalls zahlreiche neue
Motoren und Motorenbaureihen. Dazu
gehören die neuen luftgekühlten Motoren
der 1-Zylinder-Baureihe 906 sowie der
2- und 3-Zylinder-Baureihe 908, die das
Programm im unteren Leistungsbereich
erweitern sollen.
Die Baureihe 906 bildet mit einer Leistung
von 11 kW bei einer maximalen Drehzahl
von 3000 U/min den unteren Abschluss
der luftgekühlten Motoren. Das
Gewicht des 906 beträgt samt Kühlsystem

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Abb. 5: Für schnelle und problemlose Reparaturen nach dem Einmann-
Konzept ohne spezielle Werkstattausrüstung bietet Scania-Motoren für jeden
Zylinder einen separaten Zylinderkopf
nur 106 kg. Neben einem elektrischen Anlasser
ist der Motor auf Wunsch auch mit
Handanlasskurbel lieferbar. Die Motoren
werden vom Deutz-Werk im spanischen
Zafra produziert.
Die luftgekühlten 2- und 3-Zylinder-
Motoren der Deutz-Baureihe 908, ebenfalls
aus Spanien stammend, wurde für
mobile Arbeitsmaschinen mit Leistungen
von 13 bis 42 kW konzipiert. Ihr Drehzahlbereich
liegt zwischen 1500 und
3000 U/min. Beide Ausführungen sind als
Saugmotoren erhältlich (Abb. 3).
Auf der Intermat stellte der Hersteller
außerdem die luftgekühlten Motoren der
Baureihe 914 vor, die auf den guten
Erfahrungen der Vorläuferbaureihe mit
mehr als 3 Mio. Motoren basiert. Die Baureihe
914 besteht aus 3-, 4-, 5- und 6-Zylinder-Reihenmotoren,
sowohl saugend als
auch aufgeladen. Der Leistungsbereich
von 28 bis 149 kW entspricht den Baureihen
912 und 913. Der Hub wurde von
120 bzw. 125 mm auf 132 mm vergrößert,
der Einspitzdruck auf 1000 bar angehoben.
Unverändert bleiben dagegen die
äußeren Abmessungen und die Anschlussmaße
sowie alle damit in Zusammenhang
stehenden Bauteile. Der Kraftstoffverbrauch
ist wegen der geringeren
Abgasemission etwas höher als bei den
912- und 913-Motoren. Der Geräuschpegel
kann mit einem Zusatzpaket um
2 db(A) reduziert werden.
Die neue Baureihe 2012, der Nachfolger
der Baureihe 1012, mit 4- und
6-Zylinder-Motoren bietet bei 2000 bis
2500 U/min Drehzahl Leistungen zwischen
60 und 155 kW. Die Einbaubedingungen
blieben weitgehend erhalten,
ebenso wurde Wert auf größtmögliche
Teilegleichheit gelegt.
Im oberen Leistungsbereich stellte
Deutz die neue Motorengeneration 2015
als Nachfolger der Baureihe 1015 vor. Die
Reihe 2015 deckt den Leistungsbereich
von 280 bis 500 kW bei maximalen Drehzahlen
von 1900 bis 2100 U/min ab und
umfasst 6- und 8-Zylinder-Motoren mit
serienmäßiger Aufladung und Ladeluftkühlung.
Perkins
Perkins, inzwischen zum Caterpillar-Konzern
gehörend, entwickelte die neue, aus
8 Basismodellen mit 8,2 bis 44,7 kW bestehende
Kompaktmotorenreihe 400. Die
Motoren zeichnen sich gegenüber ihren
Vorläufern besonders durch bessere Leistungskurven,
kompaktere Bauweise, geringere
Lärmemission und niedrigere Betriebskosten
aus.
Ebenfalls interessant: die Merkmale
der neuen Baureihe 800 mit 43 und 60 kW
Leistung (Abb. 4). Die beiden 4-Zylinder-
Motoren verfügen jeweils über 3,3 l Hubraum
und einen serienmäßigen Turbolader.
Gegenüber den Vorgängern der Baureihe
700 bieten die Motoren bei vergleichbarer
Größe eine um etwa 10 %
höhere Leistung.
Abb. 6: Dank seiner Konzeption treibt der 6-Zylinder-Niederemissionsmotor
D12 von Volvo in unterschiedlichen Versionen Maschinen mit 210 bis 520 kW
(290 bis 700 PS) Leistung umweltfreundlich und drehmomentstark an
Scania
Der schwedische Hersteller Scania liefert
für die Baubranche Einbaumotoren mit 9,
12, 14 und 16 l Hubraum und 150 bis
420 kW Leistung (zur Stromerzeugung bis
460 kW),beispielsweise für Muldenkipper,
Radlader, Großbohrgeräte, Mobilkrane,
Recycling- und Shredderanlagen sowie
Hochdruckpumpen.
Sämtliche Scania-Motoren verfügen
über einzelne Zylinderköpfe für jeden Zylinder
(Abb. 5). Zur Ölreinigung besitzen
die Motoren keine Papierfilter, sondern
hocheffektive Fliehkraftreiniger (Zyklonreiniger),
die auch kleinste Partikel und
Kohlenstoffablagerungen beseitigen. Bei
den Motoren sind die kalte Einlass-/Einspritzseite
und die heiße Abgasseite voneinander
getrennt,was für ein konsequentes
Kraftstoff-Luft-Gemisch sorgen soll.
Dies wiederum senkt den Kraftstoffverbrauch
und die Schadstoffemissionen, die
ansonsten von Temperaturschwankungen
betroffen sind.
Volvo
Baumaschinen sind hoch spezialisierte
Konstruktionen. Ihre Bewegungsabläufe
unterscheiden sich meist erheblich: Ein
Bagger schwenkt hin und her und
benötigt beim Entleeren des Löffels wenig
Motorleistung, während ein Muldenkipper
mit Ladung dem Motor oft ununterbrochen
Höchstleistungen abverlangt.
Bei einem Geländedumper, der im
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Baumaschinen + Baufahrzeuge
Motoren und Getriebe
beladenen Zustand steile Gefällestrecken
sicher befahren muss, spielt eine wirksame
Motorbremse eine entscheidende
Rolle, während sie bei einem Radlader
oder einem Raupenbagger nicht notwendig
ist.
Daher sehen sich Konstrukteure mit
der Aufgabe konfrontiert, Einbaumotoren
durch die sorgfältige Auslegung von
Hydraulik und Getriebe so optimal wie
möglich an die spezifischen Belastungsparameter
und Leistungsanforderungen
verschiedener Baumaschinen anzupassen.
Volvo zählt zu den wenigen Herstellern,
der Baumaschinen mit Motoren
eigener Produktion ausstattet. Seinen
ersten Dieselmotor stellte das Unternehmen
1946 vor. Bereits 1954 führte Volvo
den ersten kommerziell nutzbaren Dieselmotor
der Welt mit Turbolader ein. Ab
1977 wurde bei Volvo der Ladeluftkühler
verwendet, der gemeinsam mit dem
Turbosystem maßgebliche Voraussetzung
für den sparsamen Kraftstoffverbrauch
war.
Da das Anforderungsprofil für einen
Baumaschinenmotor in wesentlichen
Merkmalen von anderen Antrieben abweicht,
können die Aggregate nicht einfach
ausgetauscht werden. Während der
Motor im A40D, dem stärksten Volvo-
Dumper mit 37 t Nutzlast,als Version D12C
AAE2 eine Leistung von 309 kW erbringt,
wurde er für den EC460BLC, den größten
Volvo-Bagger, in der Version D12C EAE2
mit 228 kW speziell für Baggeraufgaben
adaptiert (Abb. 6).
Dagegen nutzt der L220E,ein Radlader
der 30-t-Klasse, das hohe Drehmoment
des Motors, dessen elektronisch gesteuerte
Hochdruck-Direkteinspritzung in der
Version D12C LBE2 259 kW liefert. Der Motor
entwickelt bereits bei 800 U/min 92 %
des Spitzendrehmoments und reagiert
daher rasch und kraftvoll schon im niedertourigen
Bereich, was sich in hoher Zugkraft
und Hydraulikkraft des Radladers
ausdrückt.
Der D12-Motor findet mit seinen vier
Ventilen pro Zylinder, mit oben liegender
Nockenwelle, elektronischer Einspritzregelung,
integrierter Motorbremse und
neuer Kaltstarteinrichtung in adaptierten
Konfigurationen auch im Marine- und Industrieeinsatz
Verwendung. Die Leistung
variiert je nach Aufgabenstellung von 210
bis 520 kW (290 bis 700 PS)..
Motoren für Stromaggregate
Industriemotoren finden in der Baubranche
allerdings nicht nur in Baumaschinen
Verwendung, sondern auch in mobilen
und stationären Anlagen. Beispielsweise
werden Cat/Olympian-Stromaggregate
mit Perkins-Motoren ausgestattet. Zeppelin
Baumaschinen präsentierte das als
Abb. 7: Ein wassergekühlter Perkins-Industriediesel mit 80 kW Leistung treibt das
Stromaggregat Cat/Olympian GEP-110 an, einen Synchrongenerator zur Erzeugung von 100 kVA
im Dauerbetrieb
Baumarkt
Haubenaggregat erhältliche Modul GEP-
110, das mobil und stationär im Daueroder
Schichtbetrieb, als Notstromaggregat
oder zur Spitzenabdeckung im Inselbetrieb
parallel oder auch netzparallel eingesetzt
werden kann.
Der Cat/Olympian GEP-110 ist ein Synchrongenerator,
der im Dauerbetrieb
100 kVA erzeugt (Abb. 7). Sein wassergekühlter
Perkins-Dieselmotor leistet im
Dauerbetrieb bei 50 Hz und 1500 U/min
Drehzahl 80 kW. Das Aggregat kann sowohl
in schallgedämpfter als auch in super-schallgedämpfter
Ausführung geliefert
werden.
Achsen und Antriebe aus dem
Baukasten
Baumaschinen gibt es von klein bis groß,
auf Rädern und Raupen, mechanisch oder
hydrostatisch angetrieben, rad- oder
knickgelenkt – all dies verlangt eine außerordentliche
Vielfalt bei den Antriebskomponenten.
Durch die Systematisierung
wichtiger Baureihen kann ZF viele Fahrzeug-
und Einsatzprofile wie aus dem Baukasten
realisieren.
So stammen die Achsen für knickgelenkte
Muldenkipper aus der Multitrac-
Baureihe 3000 und AP9/17 mit Starrachsen
für dynamische Achslasten bis 31 t
(Abb. 8).Wichtige Konstruktionsmerkmale
sind schlanke Achsbrücken, kleine Achsmittengetriebe
und hohe Übersetzungen
in den Radköpfen. Durch die Modulbauweise
können bei identischem Radkopf
sowohl nasse Lamellenbremsen als auch
trockene Scheibenbremsen verwendet
werden.
Je nach Anwendung und Einsatzparametern
lassen sich die Achsen mit Selbstsperrdifferenzial
oder schaltbarem Differenzial
ausrüsten. Die Aufhängung erfolgt
über Federauflagen zentral oder als Pendelung
über der Achsmitte. Als zusätzliches
Sicherheitselement wurde der gemeinsame
Ölhaushalt zwischen Planetenköpfen
und Achsbrücke hergestellt.
Dadurch bleiben selbst bei höchsten Beanspruchungen
die Temperaturen im optimalen
Bereich. Die verbesserte Zugänglichkeit
der Verschleißteile erhöht zudem
die Servicefreundlichkeit.
Wesentliches Merkmal der Baureihe ist
das Baukastensystem.In der Serie bewährte
Komponenten werden dabei so kombiniert,
dass optimale Lösungen für den je-

weiligen Einsatz gefunden werden. Deshalb
zeichnet sich die Baureihe bei marktgerechter
Kostengestaltung durch hohe
Flexibilität und Anpassungsfähigkeit aus.
Die Ergopower-Getriebebaureihe von
ZF für Motorleistungen von 70 bis 310 kW
umfasst die sieben Getriebevarianten
WG110 bis WG310. Mit diversen Gangzahlen,
Übersetzungen, Nebenabtrieben und
Optionen lassen sich praktisch alle vom
Kunden gewünschten Antriebskonzepte
verwirklichen.
Das Konzept der Baureihe beruht auf
der Vorlegebauweise mit Schräg-Hochverzahnungen,
sehr kurzen und damit verwindungssteifen
Getriebewellen sowie
optimierten Lagern. Gute Schaltqualität,
keine Zugkraftunterbrechung, einfache
Wartung und Diagnose sowie geringe Geräuschemission
sollen Fahrzeugbetreiber
wie auch Fahrer gleichermaßen zugute
kommen – der Motor kann fast immer in
Bereichen günstiger Drehmomente und
hoher Wirtschaftlichkeit arbeiten.
Nichts geht mehr ohne
Elektronik
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Immer stärker hält die Elektronik Einzug in
das Motoren- und Getriebemanagement
moderner Baumaschinen. So bietet das
elektronische Management der 3,9- und
4,5-l-Motoren von Cummins Selbstüberwachung
und Motorschutz oder, wie der
Hersteller es formuliert: „Der Motor kümmert
sich um sich selbst.“ Diagnose, Kraftstoffverbrauch
und andere Motordaten
können mit einem Laptop oder Quick-
Check-System abgerufen werden.
Auf der Intermat stellte Deutz den
elektronischen Motorregler EMR2 vor, bei
dem Regelstangenposition, Ladeluftdruck
und Kühlmitteltemperatur als Basiswerte
für die exakte und zuverlässige Drehzahlsteuerung
gelten. Die Motoren sollen damit
sehr ruhig laufen; die Reglereinstellung
wird stark vereinfacht.
Zudem bietet der elektronische gegenüber
dem mechanischen Regler folgende
Vorteile: Anpassung der Drehzahlregelung
an die Betriebsbedingungen auf
Knopfdruck, Beeinflussung des Drehmomentverlaufs,
Rauchstoßvermeidung bei
Kaltstart, Schnittstellen für Diagnose sowie
Datenaustausch mit geräteseitigen
Systemen und Programmierung des Reglers.
Das System ermöglicht die optimale
Steuerung der Motorleistung und die Ver-

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Motoren und Getriebe
Abb. 8: Baumaschinengetriebe und -achsen sind ständig hohen Belastungen ausgesetzt. Durch
konsequente Systematisierung kann ZF Antriebe – wie hier für einen knickgelenkten Muldenkipper
– aus dem Baukasten zusammenstellen Fotos und Abbildungen: die genannten Hersteller
meidung von Motorschäden durch die
neuen Funktionen Höhenkorrektur, Kraftstofftemperatur
und Ladelufttemperaturüberwachung.
Der Volvo D12C verfügt an Stelle einer
Reiheneinspritzpumpe über Pumpe-
Düse-Einheiten, die vom elektronischen
Motor-Management EMS kontrolliert werden.
Der für den Motor zuständige Bordrechner
wird zusammen mit den übrigen
Bordrechnern mithilfe eines PROSIT genannten
Systems werksseitig programmiert.
Dabei werden die vorgesehenen
Betriebsdaten für die Maschine eingegeben,
zum Beispiel für die installierte Motorleistung,
das Drehmoment sowie eventuelle
programmierbare Ausrüstungen.
Sämtliche Maschinendaten werden im
zentralen Volvo-System gespeichert.Diese
Daten können jederzeit aktualisiert und
auch bei nachträglichem Installieren anderer
Ausrüstungen zur Fakturierung herangezogen
werden. PROSIT wird auch zur
Kontrolle der Maschinenfunktionen vor
der Auslieferung benutzt.
Bei ZF werden die Antriebskomponenten
durch die elektrohydraulische Getriebesteuerung
Ergocontrol zu einem
System verbunden. Die Abstimmung auf
den jeweiligen Baumaschineneinsatz erfolgt
durch die Software. Die Einheit
vernetzt und steuert zentral die Fahrzeugkomponenten
Motor, Retarder, Kupplungen,
Bremsen, Längs- und Querdifferenzialsperren.
Außerdem wählt die Elektronik
automatisch den Schaltzeitpunkt,
was zu einer optimalen Leistungsausnutzung
in jedem Gang führt. Der Fahrer
kann sich besser auf seine Arbeit konzentrieren.
In Verbindung mit der Getriebe-
Schalthydraulik ermöglicht Ergocontrol
weiche, die Kraftübertragung schonende
Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung.
Die Charakteristik des Motors wird
beim Gangwechsel und je nach Fahrzeugstand
durch das zentrale Steuergerät allen
Situationen angepasst. Bemerkenswert ist
auch das beschleunigungsabhängige
Fahrprogramm, bei dem der Beladezustand
erkannt und die Schaltpunkte optimal
darauf abgestimmt werden. Eine weitere
Funktion ist das Überspringen von
Gängen bei hohen Beschleunigungen, sei
es bei leerem Fahrzeug oder bei Bergabfahrt.
Bessere Lösung statt Drehzahl
Null
An Baumaschinenmotoren und -antriebe
werden weit mehr Anforderungen gestellt
als nur möglichst geringe Verbrauchs- und
Emissonswerte. Ein großes Problem ist oft
mit den Drehschwingungen gegeben, die
jeder Dieselmotor,ob in einer mobilen Maschine
oder einer stationären Anlage,
zwangsläufig verursacht.
Seit Jahren bemühen sich Konstrukteure,
derartige Drehschwingungen
einigermaßen abdämpfen zu können.
„Der beste Drehschwingungsdämpfer ist
ein Dieselmotor mit der Drehzahl Null“, so
wird das Problem beim deutschen Hersteller
Voith Turbo aus Crailsheim trefflich beschrieben.Voith
entwickelte einen speziel-
Baumarkt
len Drehschwingungsdämpfer für Baumaschinen
– eine lebensdauer-orientierte
Kupplung, die durch Verwendung neuer
Konstruktionsmethoden einsatzspezifisch
ausgelegt wird.
Durch die geschickte Auslegung des
Drehschwingungsdämpfers werden die
Drehschwingungen des Dieselmotors so
„verstimmt“, dass der Antriebsstrang dynamisch
keine Probleme mehr verursacht.
Dazu werden in einem masse-elastischen
Modell die Massenträgheiten, die
Elastizitäten und Dämpfungen mittels der
Kupplung so verändert, dass kritische Eigenfrequenzen
des Systems als Schwingungsknoten
nur in dieser hochelastischen
Kupplung auftreten.
Dieser so genannte überkritische Betrieb
ist erforderlich, wenn die kritische Eigenfrequenz
im Drehzahlbereich des Antriebes
liegt,unabhängig davon,ob es sich
um mechanische,hydrostatische oder diesel-
elektrische Antriebe handelt. Bei Voith
werden Drehschwingungsbetrachtungen
mittels Simulation im Zeit- und Frequenzbereich
durchgeführt. Dadurch werden
die vom Motor angetriebenen Komponenten
wie Getriebe, Pumpen oder Generatoren
nicht mit unzulässig hohen Wechseldrehmomenten
belastet.
Zusätzlich zu der dynamischen Betrachtung
kann auch eine bezüglich der
Lebensdauer orientierte Kupplungsauslegung
erfolgen. Grundlage dafür ist ein
Lastkollektiv, das prozentuale Anteile unterschiedlicher
im Betrieb auftretender
Lastamplituden darstellt.Mithilfe des Lastkollektivs
wird bei Voith die Schadensakkumulation
abgeschätzt, was Rückschlüsse
auf die Lebensdauer gestattet.
Durch den Drehschwingungsdämpfer
lässt sich das Problem der Drehschwingungen
über die erwartete Lebensdauer
effektiv lösen. Das führt letztendlich zu
deutlich reduzierten Betriebskosten über
die gesamte nutzbare Lebensdauer, also
zu geringeren „Life Cycle Costs“. Dabei
wirkt sich positiv aus, dass der Drehschwingungsdämpfer
auch alle Komponenten
fernab des Motors schont, beispielsweise
Anzeigeinstrumente im Fahrerhaus,
Schweißnähte am Tank oder hydraulische
Ventile. ✑