antriebstechnik 10/2016

MEHRMOTORANTRIEBSSYSTEME
09 oben) Vergleich der Getriebewirkungsgrade unter Berücksichtigung
des Freiheitsgrades der mechanischen Rekonfigurierbarkeit
unten) gesteigerte lastabhängige Lagerverlustleistung ohne gezielte
Berücksichtigung der Kraftkompensation
10 Vergleich des MMDS-Sammelgetriebes und des SMDS-Getriebes
anhand des exemplarischen Arbeitsprozesses des
Kautschukinnenmischers
Diagrammen den antriebsseitigen Drehmoment- und den Drehzahlverlauf
des Arbeitsprozesses. Die unteren Diagramme stellen
die Simulationsergebnisse der Getriebeverlustleistung und des
Getriebewirkungsgrads dar.
Das MMDS-Sammelgetriebe weist über den gesamten Verlauf des
Arbeitsprozesses eine geringere Verlustleistung auf als das SMDS-
Getriebe. Insbesondere in den Teillastbereichen des Arbeitsprozesses
wird der Einfluss der mechanischen Rekonfigurierbarkeit deutlich.
Für den dargestellten Arbeitsprozess konnte der durchschnittliche
Wirkungsgrad durch das MMDS-Sammelgetriebe um 0,6 % gegenüber
dem SMDS-Getriebe gesteigert werden. Dies führte unter den
getroffenen Annahmen zu einer Reduktion der Verlustenergie von
16 % bezogen auf die Verlustenergie des SMDS. Wird unter Berücksichtigung
der Anzahl der Schaltvorgänge und der für diese Vorgänge
erforderlichen Reibleistung des Schieberadkonzeptes überschlägig
die Schaltenergie einer potentiellen Schaltaktorik ermittelt und
diese in die Berechnung der Verlustenergie einbezogen, so liegt die
Verlustenergie des MMDS 10 % - 12 % unterhalb der Verlustenergie
des SMDS.
Zusammenfassung und Ausblick
Die Simulationsergebnisse zeigen, dass MMDS-Sammelgetriebe
trotz einer gesteigerten Anzahl an Getriebekomponenten und eines
mechanisch komplexeren Aufbaus gegenüber konventionellen
Getrieben in der Lage sind, die Effizienz eines Antriebssystems
positiv zu beeinflussen. Maßgeblich dafür sind die Einsparung an
Verlustleistungen im Bereich der Lager und der Verzahnung. Somit
konnte der Wirkungsgrad gegenüber dem SMDS gesteigert werden.
Die Betrachtung der unterschiedlichen Freiheitsgrade während
der Konzeptions- und der Betriebsphase hat jedoch auch gezeigt,
dass es teilweise zu gegenläufigen Effekten bei gleichzeitiger
Nutzung der Freiheitsgrade kommen kann. Ziel weiterer Forschungsarbeiten
am KAt ist es daher, geeignete Verfahren zur
Handhabung der Freiheitsgrade eines MMDS zu entwickeln (Fokus
des dritten Beitrags). Zu diesem Zweck werden zukünftig die
Einflüsse der MMDS-Getriebestruktur in einer intelligenten
Betriebsstrategie zu berücksichtigen sein. Darüber hinaus müssen
die aus der Getriebestruktur resultierenden Freiheitsgrade mit den
Freiheitsgraden der elektrischen Rekonfigurierbarkeit eines MMDS
vereinbart werden.
Der Einfluss eines MMDS-Sammelgetriebes auf die Effizienz
eines Antriebssystems konnte bislang nur simulativ untersucht
werden. Ein weiterer Schwerpunkt der Forschungstätigkeiten wird
daher in dem Aufbau der vorgestellten Getriebevarianten und in
deren experimentellen Untersuchung liegen. Weiterhin werden mit
Hilfe des Prüfstands unterschiedliche Konzepte zur technischen
Realisierung des Freiheitsgrads der mechanischen Rekonfigurierbarkeit
untersucht werden.
Literaturhinweise:
[Fra58] Franke, R.:Vom Aufbau der Getriebe - Entwicklungslehre der Getriebe.
Düsseldorf : VDI-Verlag, 1958.
[Mau87] Mauz, W.: Hydraulische Verluste von Stirnradgetrieben bei Umfangsgeschwindigkeiten
bis 60 m/s. Stuttgart : IMK Stuttgart, 1987.
[Mül90] Müller, K. H.: Abdichtung bewegter Maschinenteile. Waiblingen :
Medienverlag Müller, 1990.
[Nol12] Nolte, Karsten und Zimmer, Detmar: Low friction Rotary Shaft Seal.
Velustleistungsreduziertes Dichtsystem. 17. Internationale Dichtungstagung.
Stuttgart : VDMA, 2012.
[Ohl58] Ohlendorf, H.: Verlustlesitung und Erwärmung von Stirnrädern.
München : TU München, 1958.
[Sch10] Schlecht, B.: Maschinenelemente 2 Getriebe - Verzahnung - Lagerungen.
München : Pearson Studium, 2010.
[Sch12] Technologies, Schaeffler: Wälzlager. Herzogenaurach : Schaeffler
Technologies, 2012.
Danksagung
Die in dieser Beitragsreihe verwendeten Arbeitsprozessdaten
wurden mit freundlicher Unterstützung von der Continental Reifen
Deutschland GmbH Korbach bereitgestellt.
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