Die hohen Anforderungen von Off-Highway-Antriebssystemen

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#Neues aus der Industrie

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Die Hersteller von Motoren und Bremsen sehen sich einem zunehmenden Druck ausgesetzt, Komponenten für den Off-Highway-Bereich mit energieeffizienten und nachhaltigen Vorteilen anzubieten. Dieser Übergang beginnt bereits in der Konstruktionsphase, wenn Ingenieure Optimierungen in Bereichen wie Geräusch, Vibration und Härte (NVH) sowie Komfort, Sicherheit und Gesundheit vornehmen. Die folgenden Off-Highway-, Bau- und Bergbaulösungen geben einen Hinweis auf die Umstellung auf vollelektrische Fahrzeuge in den einzelnen Branchen.

Die Off-Highway-Industrie durchläuft derzeit einen bedeutenden Wandel. Die Reise begann vor etwa 10-12 Jahren, als die Gabelstaplerindustrie begann, von Verbrennungsmotoren auf elektrische Antriebe umzustellen. Heute haben auch die Baumaschinen, genauer gesagt die kompakten Baumaschinen, mit der Umstellung auf elektrische Antriebe begonnen.

Wie in der Automobilindustrie werden die nationalen und kommunalen Emissionsvorschriften für Off-Highway-Fahrzeuge und -Geräte immer strenger. In einigen Gebieten wurde der Einsatz von gasbetriebenen Geräten bereits vollständig verboten. Einige Analysten gehen davon aus, dass bis 2030 50 Prozent des Baumaschinenmarktes elektrisch angetrieben sein werden.

Angesichts des wachsenden Umweltbewusstseins haben die Hersteller von Baumaschinen begonnen, mit elektrisch betriebenen Geräten zu reagieren, die verschiedene vorgeschriebene Emissionsvorschriften erfüllen. Sie werden aber auch durch freiwillige Umweltrichtlinien von Bauunternehmen und großen Maschinenverleihern angetrieben. Diese neue Generation wesentlich leiserer Geräte ist nicht nur umweltfreundlich, sondern bietet auch mehr Komfort für den Bediener sowie Vorteile für Gesundheit und Sicherheit.

Warner Electric bietet innovative Bremslösungen zur Senkung des Stromverbrauchs bei einer Vielzahl von batteriebetriebenen Baumaschinen, darunter Schwenk- und Raupenantriebe bei Baggern, Rad- und Raupenmotoren bei Kompakt-Raupenladern, Kompaktladern, Radbaggern, Kompaktdumpern und mobilen Hubarbeitsbühnen (MEWPs).

Die erfahrenen Anwendungstechniker von Warner Electric arbeiten routinemäßig mit Tier-1-Antriebsstrang-OEMs sowie mit den Konstruktionsteams der großen Baumaschinenhersteller zusammen, um kompakte, energieeffiziente Bremslösungen zu entwickeln, die den Anforderungen jedes einzelnen Fahrzeugs gerecht werden, ganz gleich, ob es sich um eine völlig neue Konstruktion oder die elektrische Umrüstung vorhandener Geräte handelt.

"Viele Anwender haben mit klebendem Reibmaterial zu kämpfen, und wir konnten dieses seit langem bestehende Problem lösen und mit einem hohen Reibungskoeffizienten kombinieren. Viele Rückmeldegeräte in der Praxis, die den Verschleiß messen oder den Zustand der Bremse erkennen, sind unzuverlässig", sagt Mourade Vaneeckhoutte, Global Sales Director bei Altra Industrial Motion.

Der Konstruktionsprozess beginnt in der Regel mit einer der bestehenden Bremslösungen von Warner, einschließlich der PK- und CBTB-Reihe. Nach der Auswahl beginnt die kundenspezifische Anpassung der Einheit, einschließlich IP-Schutzart, Handlüftungskabel, Steckverbinder, Sensoren und Reibmaterial. Das Ergebnis ist ein "Plug-and-Play"-Produkt, das der Erstausrüster problemlos in einen Antriebsstrang integrieren kann.

Zu den Vorteilen dieser kostengünstigen Produktreihe gehören ein einteiliges Design für eine einfache Montage, ein geringerer Stromverbrauch, eine längere Batterielebensdauer und insgesamt niedrigere Wartungskosten. Diese Bremsen sind gekapselt, um rauen Außenbedingungen standzuhalten. Es sind IP67-zertifizierte Modelle erhältlich, die die anspruchsvollen Anforderungen von Washdown-Anwendungen erfüllen.

Die kürzlich auf den Markt gebrachte PK-Low-Noise-Design-Bremse verfügt über ein einzigartiges, zum Patent angemeldetes Dämpfungssystem, das die Betriebsgeräusche (Einschaltgeräusche) deutlich auf unter 70 db reduziert. Die neue Bremse wurde für Anwendungen entwickelt, bei denen ein hoher Geräuschpegel störend sein kann, wie z. B. bei Schwenkantrieben unter der Kabine von Minibaggern.

Die elektromagnetischen Achsbremsen der CBTB-Familie sind speziell für den Einsatz in batteriebetriebenen Fahrzeugen mit zwei Antrieben und einer Tragfähigkeit von bis zu acht Tonnen konzipiert. Diese fortschrittlichen Hochgeschwindigkeits- und Hochmomentbremsen bieten zuverlässige Not- und Feststellbremsfunktionen und ermöglichen eine höhere Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs und eine verbesserte Produktivität.

Die PK- und CBTB-Modelle sind mit dem eigens entwickelten und hergestellten antihaftbeschichteten Trockenreibungsmaterial W134 ausgestattet, das die Anforderungen an Hochleistungsbremsen bei sehr hohen Geschwindigkeiten erfüllt. Die lineare Geschwindigkeit des Reibmaterials bestimmt die Geschwindigkeitsgrenze. Bestimmte Bremsen und Baugrößen wurden bei Geschwindigkeiten von 12.000 U/min auf ihre Funktionstüchtigkeit getestet.

Neben Haltebremsen eignen sich Magna-Shear ideal für Bergbauanwendungen, bei denen der Motor bei jedem Zyklus gestoppt oder umgekehrt wird, wie z. B. bei Be- und Entladern, Förderbändern, Schienenfahrzeug-Spottern und -Kippern, Überland- und Innen-Tripper-Wagen, rotierenden Kohle-Kehrsammlern und mehr.

Diese bewährten Motorbremsen sind für eine breite Palette von Anwendungen erhältlich. Es sind Federspeicherdrehmomente von drei bis 1.250 Fuß-Pfund erhältlich. Die MagnaShear-Motorbremsen können unabhängig von der Größe des Motorrahmens oder der Leistung auf den richtigen Drehmomentwert ausgelegt werden, indem die Kombination aus Federn und Reibscheiben geändert wird.

Die vollständig gekapselten MagnaShear-Motorbremsen sind unempfindlich gegen Feuchtigkeit, Schmutz und Staub, wie sie im Bergbau, in Betonsteinwerken, bei der Herstellung von Asphaltschindeln, beim Schüttgutumschlag, bei der Herstellung von Forstprodukten und vielen anderen Anwendungen vorkommen.

Die Produkte und Lösungen, die Hägglunds kürzlich auf der Minexchange 2023 vorstellte, nutzen die einzigartigen Eigenschaften der hydraulischen Direktantriebstechnologie - die Übertragung der Leistung direkt auf die Antriebswelle mit vollem Drehmoment ab Drehzahl Null und Schutz vor Stoßbelastungen - um die Effizienz und Betriebszeit von Förderern, Aufgebern, Brechern, Trommeln, Schaufelradrückgewinnern, Öfen und mehr zu maximieren.

Drehmomentsteuerung: Direktantriebe mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment können ohne zeitliche Einschränkung das volle Drehmoment aus dem Stillstand liefern. Hydraulische Direktantriebe von Hägglunds können über ihren gesamten Leistungsbereich bis zu ihrem Nenndrehmoment kontinuierlich arbeiten, von Null bis zur vollen Drehzahl.

Start-Stopp-Umkehr: Ein hydraulischer Direktantrieb von Hägglunds reagiert aufgrund seines sehr geringen Trägheitsmoments besonders schnell. Sie können automatisch vom Fahr- in den Bremsbetrieb umschalten, und die Drehrichtung kann durch Änderung der Ölflussrichtung schnell umgeschaltet werden.

Widerstandsfähigkeit gegen Stoßbelastungen: Stoßbelastungen können kritische Geräte beschädigen und zu erheblichen ungeplanten Ausfallzeiten führen. Mit Direktantriebsmotoren, die ihre Leistung direkt auf den Kern von Förderern, Brechern und Aufgebern übertragen, bietet der Direktantrieb eine Lösung ohne mechanisches Spiel und mit einem geringen Trägheitsmoment, so dass er Vibrationen, externen Stoßbelastungen und wechselnden Lastrichtungen problemlos standhalten kann.

Hydraulischer Direktantrieb Fusion: Hägglunds Fusion wurde 2022 auf den Markt gebracht und erhielt zwei Mal die Anerkennung der Industrie. Der Fusion ist ein einzigartiges Antriebssystem, bei dem sich alles auf der Drehmomentstütze befindet, vom Hydraulikmotor und den Pumpen bis hin zum Gehäuse, in dem sie untergebracht sind, so dass ein hohes Drehmoment und absolute Zuverlässigkeit von einer einzigen Einheit bereitgestellt werden - und das auf einer Grundfläche, die zuvor undenkbar war.

Atom-Hydraulikmotor: Durch die Kombination der richtigen Größe mit Hägglunds Leistung ist er die richtige Lösung für Bergbauanwendungen, bei denen sowohl eine kompakte Größe als auch eine hohe Leistungsdichte erforderlich sind. Mit einem maximalen Drehmoment von bis zu 13,6 kNm und einem spezifischen Drehmoment von 40 Nm/bar kann der Hägglunds Atom-Hydraulikmotor eine maximale Leistung von 394 kW liefern und übertrifft damit andere Motoren seiner Klasse.

CB Direktantriebsmotoren: Der CB-Motor von Hägglunds ist ein robuster und robuster Motor mit einem breiten Spektrum an Größen und Hubräumen, der die richtige Lösung für viele Hochleistungsanwendungen wie Zerkleinerungsmaschinen, Beschickungsanlagen und Walzenmühlen darstellt. Er kombiniert platzsparende Konstruktionen mit einer großen Auswahl an Größen und Verstellwegen.

Rineer-Motoren: Die Rineer-Motoren von Bosch Rexroth bieten höchste Leistungsdichte bei maximalem Drehmoment sowie Robustheit auch unter widrigsten klimatischen Bedingungen und hoher Schmutzbelastung. Rineer-Motoren werden häufig im Bergbau und in der Baubranche, bei Bohr- und Windenanwendungen eingesetzt.

Der neue Antriebsstrang von Dana wurde für Teleskopladeranwendungen mit einem Hubgewicht von bis zu 12.000 Pfund entwickelt und ist mit einem kompakten Spicer 312-Verteilergetriebe für leistungsstarke Hydrostatikmotoren ausgestattet. Dieses neue hydrostatische Verteilergetriebe funktioniert wie ein stufenloses Getriebe ohne Drehmomentunterbrechung und bietet eine verbesserte Leistung mit präzisen Bewegungen bei niedrigen Geschwindigkeiten, reduziertem Kraftstoffverbrauch und einer integrierten federbetätigten hydraulisch lösbaren Feststellbremse.

Das Getriebe ist für die Kopplung mit den bewährten Spicer 222 Vorder- und Hinterachsen ausgelegt, die jeweils über ein Sperrdifferenzial verfügen und dem Kunden wartungsfreie Bremsen bieten. Der gesamte Antriebsstrang ist auf Effizienz sowie Geräusch-, Vibrations- und Härteentwicklung optimiert.

"Dana verfügt über mehr als 40 Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Implementierung von hydrostatischen Getriebelösungen für verschiedene Anwendungen im Off-Highway-Markt", so Jeroen Decleer, Senior Vice President von Dana Off-Highway Drive and Motion Systems. "Unser neuer hydrostatischer Antriebsstrang bietet Betreibern eine einfach zu bedienende Lösung mit erhöhter Leistung und Effizienz bei niedrigen Geschwindigkeiten. Das macht ihn zu einer idealen Lösung für den nordamerikanischen Teleskopladermarkt und sein modularer Ansatz gibt den Kunden die Flexibilität, den Übergang zu einer emissionsfreien Lösung zu vollziehen."

Um den Übergang der Industrie zu emissionsfreien Fahrzeugen zu unterstützen, hat Dana die Achsen und das Antriebssystem auf Effizienz optimiert, um eine Vielzahl von Architekturen zu unterstützen, so dass die Kunden dieselbe Antriebslösung beibehalten können, während sie zwischen der Implementierung eines hydrostatischen Verteilergetriebes oder einer elektrisch angetriebenen Konstruktion wählen können.