Entwicklung eines adaptiven Hydrauliksystems für Traktoren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung und Untersuchung eines anpassungsfähigen, also adaptiven Traktorhydrauliksystems, welches anwendungsabhängig während des Betriebs parametriert werden kann und den Zielkonflikt aus energetischer Effizienz und dynamischem Verhalten besser als die derzeit eingesetzten Systeme löst. Hierfür wurde ein elektronisch gesteuertes Hydrauliksystem, bestehend aus einer Axialkolbenverstellpumpe mit elektrohydraulischer Fördervolumenverstellung und elektronisch ansteuerbaren Proportional-Wegeventilen aufgebaut, dessen Eigenschaften durch eine Parametrierung der Software gezielt eingestellt werden können. Die Funktion des Hydrauliksystems basiert im Wesentlichen auf einer Bedarfsstromsteuerung und bietet zwei wesentliche Vorteile: • Das System erlaubt eine Anhebung des Wirkungsgrads durch eine Verminderung der Systemdruckverluste gegenüber konventionellen hydraulischmechanisch geregelten Load-Sensing-Systemen. Unter Berücksichtigung des üblichen Druckbereichs von Traktorhydrauliksystemen ist eine praktisch nutzbare Anhebung des Systemwirkungsgrads des Hydrauliksystems um ca. 5 % im Hauptarbeitsbereich möglich. Bei bestehenden Systemen können zusätzliche konstruktive Maßnahmen zu einer weiteren Absenkung der Transportdruckverluste für eine zusätzliche Effizienzanhebung ausgenutzt werden. • Die Bedarfsstromsteuerung erlaubt eine parametrierbare Adaption der dynamischen Eigenschaften, vor allem bei den im Bereich der Traktorhydraulik häufig eingesetzten gesteuerten hydraulischen Verbrauchern. Die Ausnutzung eines Zusatzvolumenstroms der verzögert reagierenden Verstellpumpe kann für eine flexible Erhöhung der Verbraucherbeschleunigung genutzt werden. Hierbei ist eine Einbuße der Energieeffizienz entsprechend dem zusätzlich geförderten Volumenstrom zu verzeichnen, die bei Berücksichtigung der Einschaltzeiten der Verbraucher als hinnehmbar erscheint, aber maschinenspezifisch bewertet werden muss. Ein Betrieb schwach gedämpfter Verbraucher ist bei angepassten Systemeinstellungen gegenüber klassischen Load-Sensing System besser möglich, da eine höhere Systemdämpfung eingestellt werden kann. Die Übertragung der Ergebnisse oder von Teilergebnissen auf andere mobile Arbeitsmaschinen steht in Aussicht, da in weiten Bereichen der Mobilhydraulik vergleichbare Anforderungen erfüllt werden müssen. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass eine Adaption des dynamischen Verhaltens möglich ist, jedoch im Zusammenhang mit den Übertragungseigenschaften der am Traktorhydrauliksystem angeschlossenen Verbraucher erfolgen sollte. Das Betreiben des Systems bei schwach gedämpften Verbrauchern das System im kontrollierten Sättigungszustand kann für eine wirksame Erhöhung der Dämpfung des dominierenden Verbraucherverhaltens und eine gleichzeitige Verbesserung des Systemwirkungsgrads ausgenutzt werden. Eine sich ergebende neue Aufgabenstellung eines derartigen adaptierbaren Hydrauliksystems besteht in der automatischen Parametrierung der Systemeinstellung in Abhängigkeit von den jeweils angeschlossenen bzw. betriebenen Verbrauchern. Hierfür wäre eine automatische Identifikation der Übertragungseigenschaften der am Traktorhydrauliksystem angeschlossenen Verbraucher und eine Einstellung der Systemparameter abhängig von den jeweils aktivierten Verbrauchern notwendig, die eine kontinuierliche Identifikation der sich zeitlich verändernden Parameter erlaubt, wie beispielsweise der durch die Öltemperatur veränderten Dämpfung eines Verbrauchers.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Adaptives Hydrauliksystem für Traktoren. 2005, Tagungsband zur Tagung Landtechnik 2005, VDI-MEG am 4./5. November 2005 in Hannover, Deutschland, S. 261-268, ISBN 3-18-091895-0
Fedde, T., Harms, H.-H.
- An adaptable hydraulic system for tractors. 2005, Tagungsband zur Tagung Power Transmission and Motion Control, PTMC 2004 am 7.-9. September 2005 in Bath/UK, S. 307-316, ISBN 13 978-0-470-01677-0
Fedde, T., Lang, Th. u. Harms, H.-H.
- An adaptive hydraulic system for mobile applications. 2006, Tagungsband zum Internationalen Fluidtechnischen Kolloquium 2006 am 20. – 22. März 2006 in Aachen, Deutschland, Vol. 3, S. 95 - 106, ISBN 3-8322-4841-2
Fedde, T., Harms, H.-H.
- Ein adaptives Hydrauliksystem für Traktoren. 2006, Fachzeitschrift: Landtechnik, 61. Jahrgang, 3/2006 Juni, S. 130-131, Landwirtschaftsverlag GmbH, Münster
Fedde, T., Lang, Th., Harms, H.-H.
- O+P-Gespräch: Energieeinsparung in der Hydraulik. 2005, Fachzeitschrift: O+P - Ölhydraulik und Pneumatik 50.Jahrgang (2006) H. 11-12, S. 656-665
Fedde, T., Harms, H.-H.
