Hydraulik im Bot

[oberallgeier]

... Die Pumpe wäre mit 75l/min auf das doppelte Schluckvolumen des Gesamtsystems ausgelegt ...

... 25 kw bei voller abnahme? ...

Hatte ich das nicht schon geschrieben . . . Druckdifferenz (-abfall, -minderung, -wasimmerauch) mit dem Förderstrom verrechnet gibt Wärme, wenn man keine Kraft daraus macht. Das kennen wir ja seit den Wochen, als wir das erste Mal im Leben etwas von den Hauptsätzen der Thermodynamik erfahren hatten - auch wenn die damals noch nicht so bezeichnet wurden.

... Ich bin davon ausgegangen dass ich durch senken der drehzahl an der welle der pumpe entsprechend das Volumen reduzieren kann ...

Stimmt, das ist ein guter Ansatz, ich kenne das nicht (ich kenne mich auch nur wenig mit Hydraulik aus). Man wird drauf achten oder überlegen müssen welche Folgerungen das hat - mir fallen dabei gleich mal (Gleitring-)Dichtungen ein, Spaltverluste an der Konstantförderpumpe etc.

... benzinmotor und eine msgnetkupplung ... drehzahlbereich von 800-2500 upm ... brauchbarer ansatz?... könnte ... komplett abschalten ? ...

Ich sehe erstmal keine wirklichen Stolperstellen. Natürlich ist die Drehzahlregelungsdynamik (baaa, 24 Buchstaben :-/ ) des Benziners nicht so flott wie die Stromregelung einer entsprechend konstruierten, optimierten, erprobten Hubkolbenpumpe und ich weiß auch nicht wie Du diese Regelung dann schwingungsfrei hinkriegen willstwirst.

Ein Ansatz der sicher zu überlegen wäre: plane zwei optimale Anlagen - einmal Konstantstrompumpe, einmal "Luxusversion" - dazu eben alle dazu passende Peripherie (für Hydraulikpumpen kenne ich diese Flanschkühler zwischen Motor- und Pumpenflansch) und vergleiche hinterher Aufwand, geschätztes/vermutetes Risiko und Vorteile. Selbst WENN Du Dich dann für Konstantstrom entscheidest oder entscheiden musst weißt Du wenigstens wie der Unterschied/Vorteil/Nachteil ist.

Viel Erfolg

[RP6conrad]

Noch eine Ueberlegung : ein Benzinmotor hat bei Leerlauf (800 n/min) fast kein nutzbares Drehmoment. Damit kan dan auch die Konstantpumpe kein Druck aufbauen ! (Leistung = Volumenstrom*Druck). Du muss sowieso das Drehzahl erhohen wen sie eine nutzbare Hydraulic Druck benotigt aber damit erhoht sich wieder der Volumenstrom. Eine Proportional Druckregelventil siehe ich als notwendig, so das sie immer nur den Druck einstellen die benotigt werd. Mit eine Regelpumpe kansst du dan auch noch die Volumenstrom einstellen, und damit die Verlustleistung in grenze halten.

[michiE]

Erst mal VIELEN DANK für die vielen Beiträge
Jetzt der Reihe nach:
@oberallgeier:
Stimmt, hast du recht. Die Hauptsätze der Thermodynamik lassen sich nicht umgehen.
Ich werde nach einer anderen Pumpe suchen. Sinn der Drehzahlregelung des Benziners wird nicht den Druck / Volumenstrom über die Drehzahl des Benziners zu regeln, sondern ihn von der Pumpe zu trennen und auf Leerlauf zu setzen wenn kein Druck benötigt wird.
Ich werde tatsächlich beide Versionen planen, hierzu steht ein Treffen mit einem Händler vermutlich am Donnerstag oder Freitag an, dann werden wir mal erste Pläne zeichnen, Bauteile anschauen und evtl. erste Hochrechnungen bekomen wie viel der ganze Spaß kosten wird und was unsere Sponsoren dazu sagen werden.

@rp6conrad: Dass der Benziner nicht auf Leerlaufdrehzahl laufen wird ist klar. Die bisherige Pumpe hat ihren höchsten Wirkungsgrad bei ca. 2500 Upm. Ein Proportionaldruckventil ist angedacht und bereits eingeplant, allerdings haben wir noch keine Ahnung worauf man dabei achten muss. Gibt es da auch unterschiedliche Technologien ?

@hbquax: Wir dachten an einen Wassergekühlten 4-Zylinder Benzinmotor, aber jetzt wo du es erwähnst werde ich mal über einen Diesel nachdenken. Bei der Hydraulik wollen wir auf Neuteile setzen um Ärger zu vermeiden, beim Motor wird es wohl auf grund der Geldprobleme auf einen gebrauchten Motor vom Schrotthändler rauslaufen.

Stichwort Geldprobleme: Monique hat schon jede Menge Geld verschlungen. Dazu zählen mehrere 10000€ die das Team privat aufbringen konnte, aber auch Sponsorengelder in deutlich höheren Größenordnungen. Die 1x Lidar, 3xRadar, 60x Ultraschall, 5x Nachtsichtkamera, 16 HD Kameras, 2 Server, zig Steuergeräte, Akkus, Stromerzeuger, Elektroantrieb, Fahrgestell, ... ohne zu viel zu verraten befinden wir uns hier im mittleren 6-Stelligen bereich.

Der Benzinmotor musste weichen weil er einerseits defekt war, andererseits aber auch eine der Anforderungen für die ursprüngliche Aufgabe des Fahrzeugs, dass es autonom elektrisch angetrieben Flugzeuge auf einem Segelflugplatz von der Bahn zieht. Es sollte dafür mit Solarstrom vom Hallendach geladen werden, welcher in Akkus gepuffert wird bis es nachts aufgeladen werden kann. Dieses Vorhaben musste aus rechtlichen Gründen aufgegeben werden. Da damals ein sehr günstiger Stromerzeuger als Rangeextender eingebaut wurde weil wir uns bisher keine Akkus leisten konnten, haben wir trotz sehr guter Abschirmung inzwischen extreme EMV-Probleme. Dazu kommt, dass sich ein Teammitglied aus Medizinischen Gründen unserem Elektroantrieb nichtmehr nähern darf. Hinzu kommt dass wir mit den Hydraulikantrieben ein deutlich höheres Drehmoment erreichen.

Zurück zum Thema:
Der Kran wird eine Ausladung von mehreren Metern bekommen, bei einer Tragkraft von ca. 300kg bei 5m Ausladung. Er wird aktuell genau berechnet. Auch hier gibt es neue Infos gegen Ende der Woche, ich denke aber dass ein direkter Antrieb des Fahrzeugs über ein Automatikgetriebe bei unseren Anhänge- und Traglasten nicht zielführend ist. Bisher kann der Bot ca. 20 Tonnen ziehen und 5 Tonnen laden. So viel konnten wir zumindest bisher in Experimenten nachweisen.

Die Pumpe die ich bekommen würde wäre ein handgefertigter Prototyp, ein ordentliches Datenblatt gibt es davon leider nicht. Ich werde meinen Händler nach einem Serienprodukt fragen und das Datenblatt hier verlinken. Falls das Budget das her gibt wäre mir das natürlich lieber als ein Prototyp.

Zur Verbindung der beiden Motoren war ein Zahnradmengenteiler angedacht, passt das ? Welche Nachteile bringt eine simple Reihenschaltung gegenüber dem Mengenteiler ? Wie teilt sich da der Druck ?
Evtl wird tatsächlich ein zweiter Hydraulikkreis nötig, ich lege erst mal den Antriebsstrang aus bevor die Zylinder für den Kran ausgewählt werden.

@hbquax: Du hast recht, es sind bei den zuerst ausgewählten Antrieben nur 5kw. Ich war in gedanken bei 2 verschiedenen Motoren. Inzwischen haben wir Antriebe mit bis zu 1500Nm, maximal 2500U/min, 135ccm/U. Weitere Details habe ich dazu leider noch nicht. Kurz die Fahrzeugdaten zur info: Reifendurchmesser ca 70cm (+- je nach Beladung), Differenzialuntersetzung exakt 2:1 , Fahrzeugmasse leer 1,8T (bisher, es werden ca. 480 kg ausgebaut durch den Wegfall des Elektroantriebs, aber es kommt die Hydraulik dazu), Diff jeweils elektronisch sperrbar, Maximales Drehmoment des Diff 1800Nm, Sicherheitsfaktor 1,5 soweit ich weiß.

Das wären dann 375kW pro Motor, Schluckvolumen beider Motoren zusammen bei 30 km/h (utopisch für die Maximalgeschwindigkeit) ca 62 l/min, und bei 10 km/h noch ein Schluckvolumen von 22l/min.

Die Leistung des Antriebs wird also eher weniger durch den Hydraulikantrieb sondern mehr durch die Pumpe und den Motor begrenzt, der die Pumpe antreibt, oder sehe ich da was falsch ?

Noch ein Hinweis den ich gerade bekommen habe: Abgesehen von der Ölkühlung, brauche ich auch eine Heizung für das Öl wenn das Fahrzeug ab ca. -10°C einsetzbar sein soll ? Speziell für die ersten Minuten, oder gibt es eine Methode das Öl entsprechend durch den Antrieb selbst auf Temperatur zu bringen ? Oder macht das dem Öl gar nichts aus ?

Vielen Dank für eure geniale Unterstützung, das Script von hbquax arbeite ich grade durch

Lg
Michi

[hbquax]

Proportionaldruckregelventil klingt letzten Endes auch nur nach einer Drossel, also ein Druck-zu-Wärme-Wandler.

Eigentlich solltet ihr euch mal handelsübliche Baumaschinen (kleine Radlader, Bobcat, Teleskoplader) anschauen, die auch relativ viel und flott fahren und außerdem kranartige Funktionen haben. Es nützt ja nichts, das Rad neu zu erfinden.

Wenn ihr EMV-Probleme habt, rate ich zu einem einfachen Dieselmotor mit rein mechanischer Einspritzung, z.B. VW-Wirbelkammer-Diesel aus den 90ern aus Golf und Passat (keine TDIs), die gibts noch recht häufig und preiswert.

[michiE]

Hallo zusammen, kurzes Update an dieser Stelle: Wir haben einen Ölkühler zur Verfügung. Außerdem einen älterem 80kw 4-Zylinder Dieselmotor mit allen benötigten Nebenaggregaten (Anlasser, Lichtmaschine, Kühlpumpe, ... ) und komplettem Abgasstrang (genaue Infos was genau das für einer ist bekomme ich vermutlich Monta).

Was die Hydraulik angeht muss ich euch leider sagen dass ich erst morgen oder anfang nächster Woche einen Termin bei einem Händler für Hydralikteile bekommen habe (wann genau erfahre ich vermutlich morgen). Ich melde mich dann sofort sobald ich näheres weiß.

[michiE]

Sorry, es gab eine kleine Herrausforderung bei der Finanzierung des ganzen Umbaus, und wir müssen vermutlich mal wieder mit dem Bot umziehen, falls also jemand von euch eine Garage / Werkstatt in den Landkreisen Tübingen, Reutlingen, Esslingen oder Stuttgart kennt in der wir schrauben können bitte melden!

Jetzt ein aktueller Stand:

Wir werden vermutlich eine Pumpe einsetzen welche maximal 340Bar, maximal 90l/min liefert. Daran werden die beiden Antriebsmotoren (je 32 l/min Schluckvolumen, 340Bar max, 1500 Nm) über je ein Proportionalventil angeschlossen. Diese hängen jeweils an dem Diff der Vorder- und Hinterachse. Hinzu kommt ein Bypass, der über ein Magnetventil geöffnet oder geschlossen werden kann, sodass jeder der Motoren auch auf Freilauf geschaltet werden kann. So kann mit nur einem Motor gefahren werden, und das Fahrzeug kann auch weiterhin geschoben werden. Die Drehzahlregelung der beiden Motoren wird über einen Halsensor in jeder Achse zwischen Motor und Diff (schon vorhanden) realisiert. Über ein weiteres Proportionalventil wird die Lenkung mit einem Hydraulikzylinder mit ca. 1000 kN realisiert. Das Lenkgestänge muss hierzu neu entworfen werden.
Das Schluckvolumen von 32 l/min pro Motor bezieht sich auf eine Geschwindigkeit von ca 54km/h, das Fahrzeug wird jedoch nur auf 30 km/h ausgelegt, sodass genug Reserve vorhanden sein müsste.
Die Proportionalventile verfügen je über eine einstellbare Druckbegrenzung.
Zwischen Pumpe und Ventilen soll ein Hochdrucktank verbaut werden, welcher im nächsten Schritt noch genauer berechnet werden muss.
Zur Ölkühlung ist eine Zahnradpumpe mit 2 bar / maximal 25 l/min vorgesehen, welche das Öl durch einen großen, mit einem großen Lüfter überströmten Ölkühler drückt.

Als Antrieb für die Pumpe ist momentan entweder ein Diesel mit 85 kW, 2l 4-Zylinder aus einem Ford Mondeo, oder ein 1,8l 4-Zylinder Benzinmotor, 78 kW aus einem VW vorgesehen. Alternative Antriebsmöglichkeiten für die Pumpe werden gerade geprüft. Verbunden wird der Motor direkt mit der Pumpe mit Hilfe einer Magnetkupplung. Am Motor befindet sich eine Lichtmaschine, ein Anlasser, eine Kühlwasserpumpe, ein Kühler, der komplette Abgasstrang und im Falle des Dieselmotors auch ein Turbolader mit zugehöriger Kühlpumpe.

Seht ihr in dieser Auslegung auf den ersten Blick Probleme ?

[oberallgeier]

... Lenkung ... Hydraulikzylinder mit ca. 1000 kN ... ... Schluckvolumen von 32 l/min ... ca 54km/h, das Fahrzeug ... auf 30 km/h ausgelegt ...
... Seht ihr in dieser Auslegung auf den ersten Blick Probleme ?

Einiges hatte ich oben angemerkt, aber meine Meinung sehe ich nicht als Evangelium an! Trotzdem - so auf den ersten Blick:

1000 kN zum Lenken - hmmmm, rechne ich da richtig, dass der Lenkzylinder Ø 200 mm hat? (1000 kN ~ 100 to, bei 340 bar => ca 300 cm²) Kann das Lenkgestänge diese Kräfte denn ab? Oder ist da irgendwo ne Null oder so zu viel? Ich denke Ø 200 mm gibt schon nen Zylinder für ein Schleusentor Main.

Max. Fahrgeschwindigkeit 54 kmh, auf 30 kmh ausgelegt. Wie ist das mit dem TÜV geregelt? Ist das Fahrzeug straßentauglich? Gibts dazu ne TÜV- und Behördenzulassung - für die 54 kmh? Oder glaubt der TÜV an die Disziplin des Fahrers . . ."