Elektrifizierung von dynamischen Linearantrieben in mobilen Arbeitsmaschinen

Von:

Zhenan Zhang

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Die technische Entwicklung in der elektrischen Antriebstechnik hat für mobile Maschinen ein weitergehendes Potenzial für umweltfreundliche Konzepte eröffnet. Des Weiteren kann die Gefahr von umweltgefährdendem Ölaustritt aus den bisher meist hydraulisch ausgeführten Antrieben durch Realisierung einer öl-freien mobilen Maschine ausgeschlossen werden, indem hydraulische Antriebssysteme durch elektrische Antriebssysteme vollständig ersetzt werden. Um die vollständige Elektrifizierung einer mobilen Maschine zu ermöglichen, müssen die linearen Arbeitsantriebe elektrifiziert werden. Lineare Aggregate fordern Kraftdichte, Robustheit, Effizienz und bei manchen Anwendungen auch Dynamik. Aktuell spielt der hydraulische Antrieb in dem genannten Gebiet eine dominierende Rolle. Aber ein hydraulischer Antrieb hat auch Nachteile. Um dieses Problem zu lösen, wird der elektrische lineare Direktantrieb (ELDA) aufgrund seiner Vorteile hinsichtlich seiner Potenziale untersucht. Die vorliegende Arbeit greift die genannte Problematik auf und stellt eine Methode zur Lösungsentwicklung mit ELDA für die Elektrifizierung einzelner Linearfunktionen vor. Die Methode wurde validiert, indem der elektrische oszillierende Mähbalken-Antrieb mit ELDA entwickelt wurde. Eine signifikante Wirkungsgraderhöhung durch den realisierten Resonanzbetrieb wurde identifiziert. Zur Zielstellung gehören auch die Betrachtungen auf Gesamtmaschinenebene und im gesamten Antriebssystem, wenn alle Antriebe elektrisch ausgeführt werden. Eine sich daran anschließende Analyse stellt dar, dass die neuen Maschinenstrukturen hinsichtlich des Einsparpotentials, der Emissionsreduktion sowie der Umweltfreundlichkeit weit über bisherige Ansätze hinausgehen können.