Trends in der Antriebstechnik mobiler Arbeitsmaschinen - Beispiel Rübenroder -

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1 Trends in der Antriebstechnik mobiler Arbeitsmaschinen - Beispiel Rübenroder - VDI Seminar Landtechnik - Freising,

2 Inhaltsverzeichnis I. Besonderheiten von Triebsträngen selbstfahrender Arbeitsmaschinen II. Leistungsverteilung am Rübenroder III. Optimierungsansätze Ansätze am Pumpenverteilergetriebe Hydrostatischer Fahrantrieb mit Shift-on-Fly Zugkraftverhalten Betriebspunktverlagerung durch Shift-on-fly IV. Zusammenfassung 2

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5 - Maschinenparametrierung oft über drehzahlvariable Baugruppen - stufenlose Drehzahlverstellung (bis Stillstand) - Reversieren, aktiver & passiver Stillstand => Drehzahl: Stellgröße zur Beeinflussung der Arbeitsqualität => Rückkopplung Drehmoment zur Prozessüberwachung und Steuerung - Räumliche Leistungsverteilung - im gesamten Bauraum der Fahrzeuge - hohe Flexibilität in der räumlichen Anordnung & Leitungsführung notwendig - Leistungsaufteilung auf eine Vielzahl von Verbrauchern - zumeist keine Schlüsselbaugruppen (vgl. Traktor Fahrantrieb) => geringerer Effekt einer Einzelmaßnahme - unterschiedlicher Leistungsbedarf / Betriebspunkte - Triebstrangmanagement in SFA erfordert die Integration (Steuerung & Rückkopplung) mehrerer Baugruppen - bei geringer Stückzahl modular aufgebaute Antriebseinheiten notwendig 5

6 Verfahrensschritte 6

7 Pumpenverteilergetriebe als zentrales Element - Klassieren von Funktionen - Roden, Schlegeln, Reinigen Fahren Arbeitshydraulik & Hilfsantriebe 7

8 Antriebseinheit am Heck quer aufgebaut => max. Fzg.-Breite: 3 m In-line Lösung bietet optimale Zugänglichkeit Bauraumeinschränkungen durch: Restriktionen in der Einbaulage von Abgasleitungen und Katalysatoren (SCR Technik) Großvolumige Abgastechnik Trend zu großvolumigen R6 Dieselmotoren 3 m 8

9 Rahmenbedingungen: - Kampagneleistung [ha/a]: Fahranteil mit Roder aus [h]: Spez. Verbrauch Motor [g/kwh]: 205 9

10 Potenzial zur Kraftstoffersparnis von ca bis 1380 l/a! ca. 4% des Dieselverbrauchs je Kampagne (Aufwand Kupplungspumpe ca. 36 l/a) 10

11 Quelle: Rögelberg Getriebe 11

12 Verfahrensschritte 12

13 - Hydraulischer Zentralantrieb - stillstandsschaltendes Fahrgetriebe - Fahrbereich Feld: 0-12 km/h - Fahrbereich Straße: 0-32 km/h - Auslegung auf 32 km/h - Allrad ohne Längsdifferenzial im Ackergang - Dieselmotormanagement % Leistungsanteil 13

14 100 VA & HA im Ackergang VA & HA im Straßengang Rel. Zugkraft [%] Fahrgeschwindigkeit [km/h] 14

15 - Hydraulischer Achsantrieb (Motoren in Schrägachsenbauweise) - Lastschaltbare Planetengetriebe für Shift-On-Fly - Auslegung bis 40 km/h stufenlos - Drehzahlregelung an Vorder- und Hinterachse - Dieselmotormanagement 15

16 VA & HA im Ackergang 100 VA & HA im Straßengang Rel. Zugkraft [%] Hinterachse Vorder achse Gangwechsel von Feld auf Straße mit 100% Zugkraftunterbrechung 0 Fahrgeschwindigkeit [km/h] 16

17 Rel. Zugkraft [%] VA & HA im Ackergang VA & HA im Straßengang VA im Straßengang HA im Ackergang - Versetzter Gangwechsel von Acker auf Straße bei VA und HA - Geringerer Zugkraftsprung - Reduzierte Zugkraftunterbrechung 25 0 Fahrgeschwindigkeit [km/h] 17

18 , Fahrgeschwindigkeit [km/h] 18 Rel. Zugkraft [%] Straße Fahrstufe Acker

19 Fahrgeschwindigkeit [km/h] Wirkungsgradunterschied Acker zu Straße [Prozentpunkten]

20 Acker Straße Br1 X K1 X 20

21 - Komfortgewinn: - Durch erweitertes Zugkraft-Kennfeld (bei stillstandsschaltendem Getriebe entweder Zugkraft oder Geschwindigkeit) - Durch Zweikreis-Shift-on-Fly Reduzierung des Zugkraftsprungs durch versetztes Schalten der beiden Achsen - Durch Zweikreis-Shift-on-Fly nur Zugkraftreduzierung, keine Zugkraftunterbrechung - Verbesserte Fahrzeugdynamik bei Straßenfahrt - Durch Betriebspunktverschiebung im hydraulischen Triebstrang Wirkungsgradvorteile beim Anfahren auf der Straße 21

22 - Kraftstoffverbrauch je ha oder t Erntegut bei landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen wesentliches Kaufkriterium - Durch Integration von Lamellenkupplungen ins Pumpenverteilergetriebe und Gruppieren von Antriebseinheiten lassen sich Schleppverluste und Speisepumpenverluste durch Abkuppeln der Einheiten vermeiden => Effekt bei Rübenrodern ca. 4% vom Gesamtkraftstoffverbrauch - Durch den Shift-on-Fly Ansatz basierend auf zwei hydraulischen Kreisen ist im Fahrantrieb für das Fahrzeug ein Komfort- und Dynamikvorteil zu erzielen - Stufensprung geglättet - Reduzierte Zugkraftunterbrechung - Höhere Anfahrdynamik in Straßenfahrt - Shift-on-Fly ermöglicht dabei außerdem eine Betriebspunktverlagerung hin zu besseren Wirkungsgraden des hydrostatischen Fahrantriebs 22

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