PUB - Experimental validation of a new design concept for the increase of efficiency of the hydraulic drive system in mobile working machines

 

Im Rahmen des ATK21 in Aachen ist eine Veröffentlichung zum Thema „Steigerung der Leistungsfähigkeit des Kolbentrommel-Steuerspiegel Kontaktes in Axialkolbenmaschinen“ entstanden. Bei der Konferenz wurde die experimentelle Untersuchung eines neuen Designkonzepts vorgestellt.

 

In mobilen Arbeitsmaschinen wie Baggern sind hydraulische Aktuatoren und Antriebe aufgrund ihrer Vorteile eines hohen Leistungsgewichtes, der Robustheit und der guten Kraftübertragung über mittlere Distanzen durch die Hydraulikflüssigkeit unverzichtbar. Axialkolbenmaschinen können einen großen Volumenstrom bei hohem Betriebsdruck mit hohem Wirkungsgrad liefern und werden daher häufig als Systempumpe oder Antriebsmotor eingesetzt. Die drei wesentlichen tribologischen Kontakte Kolben/Buchse, Gleitschuh/Schrägscheibe und Steuerplatte/Zylinderblock haben einen großen Einfluss auf den Wirkungsgrad der Maschine und damit des gesamten Antriebssystems. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der experimentellen Validierung eines neuen Konstruktionskonzepts zur Steigerung der Effizienz des tribologischen Kontakts zwischen Ventilplatte und Zylinderblock in einer Axialkolbenpumpe. Aufgrund der unterschiedlichen Druckkräfte auf der Hoch- und Niederdruckseite kippt der Zylinderblock und hält diese Vorzugslage nahezu konstant. Daher ist die Spalthöhe nicht konstant. Im Bereich der minimalen Spalthöhe steigt die Gefahr des Festkörperkontakts. Außerdem ist die Wärmeabfuhr vermindert, was zu lokalen, konstant hohen Temperatur-Hotspots führen kann. Beides kann zur Zerstörung der Oberflächenstruktur oder der Beschichtung führen. Um diese Risiken zu verringern, wurde ein neues Konstruktionskonzept entwickelt, das den Wirkungsgrad und die Lebensdauer erhöht und den Verzicht auf bleihaltige Beschichtungsmaterialien ermöglicht. Bei diesem Konzept werden Drucktaschen im Bereich der minimalen Spalthöhe hinzugefügt. Die Simulationsstudie zeigt ein hohes Potenzial dieses Konzepts. Die experimentellen Ergebnisse der Prototypteile, die auf einem speziellen Prüfstand gemessen und in diesem Beitrag vorgestellt werden, bestätigen die Simulationen und validieren das Potenzial des neuen Designkonzepts auf diese Weise.

 

Titel	Autor(en)
Experimental Validation of a New Design Concept for the Increase of Efficiency of the Hydraulic Drive System in Mobile Working Machines Buchbeitrag, Beitrag zu einem Tagungsband (2021)	Geffroy, Stefan (Corresponding author) Brautlacht, Alexandra Wegner, Stephan Gels, Stefan Schmitz, Katharina