Motoren und Getriebe für Baumaschinen - Bauverlag

44 6/2003
Baumaschinen + Baufahrzeuge
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. ✑