Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik an der RWTH Aachen

Karteikarten und Zusammenfassungen für Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik an der RWTH Aachen

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Markttreiber mobiler Arbeitsmaschinen

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Anforderungen an einen Dieselmotors

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Anforderungen an den Fahrantrieb eines Radladers

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Komponenten des Verbrennungsmotors

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Relevante Verlustgrößen beim Antriebsstarg einer Baumaschine

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Auswirkungen Emissionsoptimierung der Motoren

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Vor- und Nachteile 

Hydrodynamische Kupplung

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Warum werden hauptsächlich Dieselmotoren bei Arbeitsmaschinen eingesetzt?

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Trilok-Wandler

Funktionsweise

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Charakterisierende Größe "μ" bei Kupplungen und Wandlern


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Charakterisierende Größe "λ" bei Kupplungen und Wandlern


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Unterschied Hyrodynamische Kupplung und Wandler

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Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik

Markttreiber mobiler Arbeitsmaschinen

  • Arbeitserleichterung
  • Produktivitätssteigerung
  • Kostenreduktion
  • Gewichtsreduktion
  • Mobilität
  • Total Cost of Ownership
  • Gesetz - Reduktion Schadstoffemission
  • Empfehlung - Reduktion Geräuschemission

Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik

Anforderungen an einen Dieselmotors

  • Viele Nebenabtriebe -> Lüfter, Luftpresser, Hilfspumpen,…
  • Hohe Schräglagen-Fähigkeit ->bis 45° in alle Richtungen
  • Hohe Kaltstartfähigkeit -> Geräte sind meistens über Nacht im Freien
  • Hohe Laufruhe ->Fahrer sitzt stundenlang in der Maschine

Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik

Anforderungen an den Fahrantrieb eines Radladers

-Großer Geschwindigkeitsbereich

-Zugkraftunterbrechungsfrei

-Ruckfreies Fahren

-Häufige Anfahr- und Reversiervorgänge

-Hoher Zugkraftbedarf für jedes Einzelrad

-Fahrstabilität im Gelände


Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik

Komponenten des Verbrennungsmotors

  • Turbolader
  • Ladeluftkühler
  • Ansaugluft-Vorwärmer
  • Pumpendüsen
  • Rollenstößel
  • Kolben
  • Kurbelwelle
  • Zweistufige Kraftstoff-Feinfilteranlage
  • Motorölfilter

Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik

Relevante Verlustgrößen beim Antriebsstarg einer Baumaschine

  • Motorverluste
  • mechanische Verluste
  • hydraulische Verluste
  • elektrische Verluste
  • weitere Verluste

Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik

Auswirkungen Emissionsoptimierung der Motoren

Emissionsoptimierung der Motoren hat auch Auswirkungen auf das Antriebskonzept (geregelte Lüfterantriebe, weniger Bauraum)


• Regeleinrichtungen und zusätzlicher Bauraum erforderlich
• 40-50 % mehr Bauraum erforderlich

Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik

Vor- und Nachteile 

Hydrodynamische Kupplung

Vorteile:
+ nahezu verschleißfrei
+ elastische Verbindung zw. Motor und Triebstrang ->Dämpfung von Schwingungen und Drehmomentstößen


Nachteile:
- schlechter Wirkungsgrad
- hoher Bauaufwand

Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik

Warum werden hauptsächlich Dieselmotoren bei Arbeitsmaschinen eingesetzt?

-besseren Wirkungsgrad aufgrund einer höheren Verdichtung (Expansionsgrad)
-Dieselkraftstoff hat schmierende Wirkung und dadurch bessere Notlaufeigenschaften
-Hohes Drehmoment – vor allem bei niedrigen Drehzahlen
-Hoher Drehmomentanstieg um den Nenn-Betriebspunkt ->„Büffelrücken“-Form ->VKM reagiert ansonsten zu nervös auf Lastwechsel (z.B. der Hydrostaten der
Arbeitshydraulik)

Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik

Trilok-Wandler

Funktionsweise

(1) Leitrad (R) steht
->Abstützung des Drehmoments
-->Wirkung als Drehmomentwandler


(2) Leitrad (R) läuft ebenfalls um
->keine Abstützung des Drehmoments
-->Wirkung als Kupplung

Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik

Charakterisierende Größe "μ" bei Kupplungen und Wandlern


  • Wandlung μ = ІMT/MPІ
  • Die Abhängigkeit μ = f (ν = nT/nP) charakterisiert das Drehmomentverhalten am Abtrieb eines Wandlers
  • Bei Kupplung ist μ = 1

Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik

Charakterisierende Größe "λ" bei Kupplungen und Wandlern


  • Leistungszahl λ beschreibt die hydrodynamischen Eigenschaften von Wandler und Kupplung in Abhängigkeit von der gegebenen Ausführung und Bauart


  • Die Abhängigkeit λ = f (ν = nT/nP) charakterisiert das Drehmomentverhalten am Antrieb eines hydrodynamischen Strömungskreislaufes (Wandler, Kupplung)

Dynamik und Energieeffizienz in der Schwerlastantriebstechnik

Unterschied Hyrodynamische Kupplung und Wandler

Das feststehende Leitrad beim Wandler dient als Drehmomentstütze,
sodass eine Drehmomentwandlung möglich ist

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