O+P Fluidtechnik 7-8/2017

VDMA
EFFIZIENTE VERSORGUNGSEINHEIT
FÜR MOBILHYDRAULISCHE SYSTEME
Dipl.-Ing. Lennart Roos, Institut für mobile Maschinen
und Nutzfahrzeuge (IMN) der TU Braunschweig
Förderung: Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA; FKM-Nr. 703270
Zielsetzung:
Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht in einer Effizienzsteigerung
der hydraulischen Versorgungseinheit mobiler Arbeitsmaschinen
mit stark inhomogenem hydraulischem Leistungsprofil. Dabei
soll eine gleiche oder bessere Dynamik erreicht werden als mit konventionellen,
mechanisch-hydraulisch geregelten Verstellpumpen.
Diese dient für das Vorhaben stets als Referenz. Im Projekt soll keine
neuartige Pumpenkonstruktion entwickelt oder untersucht werden,
sondern es soll die Reduzierung komponentenspezifischer Verluste
durch einen systemtechnischen Ansatz erreicht werden. Als Beispielapplikation
wurde für das Projekt ein Traktor der 100-kW-Leistungsklasse
ausgewählt, weil diese Maschinen vielfältige Arbeitsaufgaben
mit nennenswertem hydraulischem Leistungsanteil ausweisen.
Prüfstandsaufbau mit Verteilergetriebe und den eingesetzten Pumpen
02
Zusammenfassung und Ausblick:
Der zentrale Ansatz besteht in einer Aufteilung des Fördervolumens
einer (großen) Verstellpumpe auf zwei (kleinere)
Pumpen, sodass temporär nicht benötigtes Fördervolumen
in einer Parallelschaltung deaktiviert werden kann.
Durch den Einsatz verschiedener Baugruppen ist eine
Vielzahl verschiedener Architekturen möglich. Im projektbegleitenden
Arbeitskreis wurde der Fokus auf drei Konzepte
gelegt, welche ausschließlich aus Pumpenparallelschaltungen
zweier Einheiten mit/ohne Wellenkupplung
bestehen.
Zur Untersuchung der beschriebenen Zwei-Pumpenkonzepte
wurde am IMN ein Prüfstand (Bild 2) aufgebaut,
an dem auch die Validierungsversuche zum Abgleich mit
der Simulation durchgeführt werden. Der Aufbau umfasst
drei Verstellpumpen in Schrägscheibenbauweise sowie
eine Innenzahnradpumpe, die alle auf eine zentrale Systemleitung
geführt werden. Da auf vorhandene Pumpen
zurückgegriffen wird, die zum Teil nicht durchtriebsfähig
sind, wird ein lastschaltbares Verteilergetriebe eingesetzt,
um weiterhin auch die Kupplungsfunktion darzustellen.
Die erzielte Charakteristik erfüllt nur qualitativ die Erwartungen,
da die minimalen quantitativen Vorteile keinen
Einsatz eines Doppelpumpensystems rechtfertigen.
Die ermittelte Größenordnung stimmt den ersten Messungen
zufolge mit der Simulation überein. Bevor eine abschließende
Bewertung sowie ein Abgleich mit der Simulation vorgenommen
wird, werden zwecks statistischer Absicherung noch weitere
Messreihen gefahren. Messergebnisse für die beiden weiteren Konzepte
liegen aktuell noch nicht vor. Für eines der beiden wird ein besseres
Effizienzverhalten für geringe Volumenströme erwartet, weil
durch die abgekuppelte Pumpe keinerlei Schleppverluste anfallen.
Gegenwärtig liegt der Fokus der Tätigkeiten auf der Versuchsdurchführung
der Zweipumpensysteme mit und ohne Kupplungsfunktion.
Neben der Versuchsdurchführung und -auswertung stehen
noch die Validierung der Simulationsmodelle sowie die Bewertung
am Beispiel der gewählten Applikation aus. Der Abschluss dieser
Aufgaben komplettiert die aktuellen Aufgaben und mündet
schließlich in den Abschlussbericht.
Prüfstandsaufbau mit Verteilergetriebe und den eingesetzten Pumpen
Lamellenkupplung
Verteilergetriebe
E-Maschine
Pumpe 1
Pumpe 4
Pumpe 3
Pumpe 2
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