O+P Fluidtechnik 4/2018

STEUERUNGEN UND REGELUNGEN
Mit der vorgestellten Methodik wird eine systematische Analyse
aller denkbaren Strukturen mit getrennten Steuerkanten in den vier
Quadranten des v-F L
-Diagramms und den darin möglichen
Betriebsmodi realisiert. Durch die Kombination von Quadranten
kann jede denkbare Applikation abgedeckt werden. Erstmals ist mit
dem entwickelten Analyseprozess eine Einordnung von Systemen
mit getrennten Steuerkanten in die Quantifizierungsprozesse nach
ISO 13849 oder EN 16590 möglich. Anwender profitieren somit von
der Vermutungswirkung der Maschinenrichtlinie. Insbesondere
kleinere und mittelständische Unternehmen können auf dieser
Grund lage schneller entscheiden, welche Antriebsstruktur am
besten zur Applikation ihrer Kunden passt. Dies steigert die Marktakzeptanz
des technologisch vielversprechenden Systems mit
getrennten Steuerkanten für eine Vielzahl von Anwendungen.
Im Fokus der nächsten Teile der Reihe stehen die funktionalen
und energetischen Vorteile von Ventilsystemen mit getrennten
Steuerkanten am Beispiel stationärer und mobilhydraulischer
Applikation. Die vorgestellten Steuerungs- und Regelungskonzepte
werden anhand von Simulationen und Prüfstandsversuchen
validiert.
6 DANKSAGUNGEN
Die präsentierten Forschungsarbeiten erfolgten innerhalb der
Projekte „Sicherheitskonzepte für mobilhydraulische Antriebsstrukturen
mit getrennten Steuerkanten“ (gefördert durch den VDMA,
Förderkennzeichen FKM Nr. 702910) und „Entwicklung und
Erprobung einer Lenkventilanordnung mit getrennten Steuerkanten“
(gefördert durch die Europäische Union aus Mitteln des Europäischen
Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)). Die Autoren
danken dem Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA, den Firmen
Hydraulik Nord Fluidtechnik und AGCO Fendt sowie der Europäischen
Union für die Förderung und die freundliche Unterstützung.
Abkürzungen
DGUV
ECU
FTA
IFA
LAG
Q
SISTEMA
Formelzeichen
Deutsche gesetzliche Unfallversicherung
electronic control unit
Fault Tree Analysis (Fehlerbaumanalyse)
Institut für Arbeitsschutz
Lenkaggregat
Quadrant
Sicherheit von Steuerungen an Maschinen
(Software)
AgPL - Agricultural Performance Level
DC % Diagnostic Coverage (Diagnosedeckungsgrad)
F N Kraft
F - Ausfallwahrscheinlichkeit
i v
A Ventilansteuerstrom
MTTF a Mean Time to Failure
MTTF d
a Mean Time to Failure dangerous
PFH h -1 Probability of Failure per Hour
PL - Performance Level
t F
s Zeit der Fehlereinprägung
T M
a Mission Time (Lebensdauer der Maschine)
v m/s Geschwindigkeit
U V Spannungssignal
∆t s Zeitspanne zwischen Fehlererkennung und
Fehlerreaktion
ϕ sw
° Lenkradwinkel (steering wheel)
ϕ w
% Radwinkel (wheel)
Literaturverzeichnis
[1] Europäisches Parlament, Rat der Europäischen Union.: RICHTLINIE 2006/42/
EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 17. Mai 2006
über Maschinen und zur Änderung der Richtlinie 95/16/EG (Neufassung) Bd.
2006/42/EG. 2006
[2] Richter, S.; Helduser, S.: Integrated Safety in Closed-Loop Controlled Electro
Hydraulic Drives. 7th International Fluid Power Conference, Aachen, 2010
[3] Beck, B.; Weber, J.: Sicherheitskonzepte für mobilhydraulische Antriebsstrukturen
mit getrennten Steuerkanten. Abschlussbericht des Forschungsvorhabens
FKM-Nr. 702910, Dresden, 2016
[4] Eriksson, B.: Mobile fluid power systems design: with focus on energy
efficiency. Department of Management and Engineering, Linköpings universitet,
Linköping, 2010
[5] Shenouda, A.: Quasi-static hydraulic control systems and energy savings
potential using independent metering four-valve assembly configuration. Georgia
Institute of Technology, Georgia, 2006
[6] Liu, Y.; Xu, B.; Yang, H.; Zeng, D.: Simulation of Separate Meter In and
Separate Meter Out Valve Arrangement used for synchronized control of two
cylinders. 2009 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent
Mechatronics, 2009, S. 1665 - 1670.
[7] Meyna, A.: Zuverlässigkeitsbewertung zukunftsorientierter Technologien.
Braunschweig; Wiesbaden: Vieweg, 1994
[8] Orth, A.; Raksch, C.: Determination of reliability parameters of hydraulic
components for safety applications in industrial and mobile machines. 9th
International Fluid Power Conference, Aachen, 2014
[9] Fischer, E.; Sitte, A.; Weber, J.; Bergmann, E.; de la Motte, M.; Performance of
an electro-hydraulic active steering system. 10th International Fluid Power
Conference, Dresden, 2016
Indizes
d dangerous
i Komponente / Zählervariable
L Last
max maximal
r required
rel relativ
Autoren: Dipl.-Ing. Benjamin Beck, Dipl.-Ing. Eric Fischer, Prof. Dr.-Ing. Jürgen
Weber, Institut für Fluidtechnik (IFD), Professur für Fluid-Mechatronische
Systemtechnik, Technische Universität Dresden
O+P Fluidtechnik 4/2018 49