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Mobilhydraulik Hydraulikmotoren noch lange unverzichtbar

| Redakteur: M.A. Bernhard Richter

Bei einem Zwölfzylindermotor stärkten dessen Entwickler konsequent die Vorteile von Hydraulikmotoren gegenüber elektrischen Antrieben und eliminierten deren Nachteile.

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AX-Motoren sind so leise wie ein Gespräch in einem Meter Entfernung.
AX-Motoren sind so leise wie ein Gespräch in einem Meter Entfernung.
(Bild: Bucher)

Alles eine Frage des Platzes: Off-Road Fahrzeuge der Bau-, Land-, Forst-, Fördertechnik oder Sonderfahrzeuge sind Arbeitsmaschinen, bei denen es vor allem auf Kraft aus begrenztem Bauraum ankommt. Zwar schreitet in diesem Bereich die Elektrifizierung voran, aber sie kann nur einen begrenzten Teil der hydraulischen Antriebe ersetzen, bei denen es nicht auf höchste Kräfte ankommt. Dabei handelt es sich vor allem um Nebenantriebe.

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Eine rein elektrische Antriebstechnik in Arbeitsmaschinen würde eine leistungsfähige Hochvolttechnik voraussetzen. Für mobile Arbeitsmaschinen ist das die Ausnahme, zumal es noch keinerlei breit aufgestellte Servicestrukturen für eine solche Hochvolttechnik gibt.

Hydraulik bleibt unverzichtbar

Die hohe Leistungsdichte der Hydraulik und ihre kompakten Abmessungen machen den Hydraulikmotor für mobile Maschinen auch in Zukunft unverzichtbar. Sie bringen im Dauerbetrieb hohe Leistung – ohne externen Kühlkreislauf. Sie arbeiten trotz widriger Umweltbedingungen wie Wasser, Staub, Schlamm oder Erschütterungen zuverlässig mit hoher Verfügbarkeit. Und sie schonen Ressourcen.

Elektrische Antriebe andererseits bieten eine gute Regelbarkeit und einen hohen Wirkungsgrad. Sie sind leise und weisen eine geringe Drehmomentpulsationen auf.

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Daraus ergeben sich einige Hausaufgaben für Entwickler hydraulischer Motoren, um weiterhin konkurrenzfähig zu bleiben. Hydrostatische Fahrantriebe auf Baustellen fallen durch ihren Geräuschpegel unangenehm auf, und das umso mehr, je leiser die anderen Aggregate mobiler Arbeitsmaschinen werden. Auch am Wirkungsgrad muss gearbeitet werden, denn auch hier punkten E-Motoren. Hinzu kommt, dass hydraulische Antriebe ihre Bestwerte in einem kleinen Betriebsfeld erzielen. Bei hoher Leistung, der Domäne der Hydraulik, fällt normalerweise der Wirkungsgrad ab und es entsteht die höchste Verlustleistung.

Problematisch sind Antriebe, die unter hohem Drehmoment anlaufen müssen, Losbrecheffekte führen zu einem geringeren Anlaufwirkungsgrad. Anwendungen, die langsame und gleichmäßige Arbeitsbewegungen erfordern, benötigen größere Motoren als notwendig. Zusätzliche Maßnahmen reduzieren zwar die Symptome der Losbrecheffekte, führen aber zu einem höheren Aufwand und damit zu höheren Kosten.

Die Druckpulsation der AX-Motoren bewegt sich auf dem Niveau von Elektromotoren.
Die Druckpulsation der AX-Motoren bewegt sich auf dem Niveau von Elektromotoren.
(Bild: Bucher)

Innere Kräfte ausgleichen

Gängige Hydraulikmotoren sind in der Regel mit sieben oder neun Kolben aufgebaut. Das hat Drehmomentpulsationen sowie ungleichmäßige Arbeitsbewegungen bei geringer Drehzahl und hohem Drehmoment zur Folge. Kranausleger und andere Bauteile geraten in Schwingung. Nachteile sind trotz jahrzehntelanger Entwicklung und einem hohen Reifegrad nicht zufriedenstellend lösbar.

Bucher ging daher bei der Entwicklung der AX-Motoren neue Wege: Die inneren Kräfte der AX-Motoren gleichen sich durch zwei gegenüberliegende rotierende Kolbeneinheiten, die mit zwölf Kolben ausgestattet sind, gegenseitig aus. Das erhöht die Leistungsdichte und begrenzt die Axialkräfte, für deren Aufnahme ein leichtes Lager ausreicht.

Der innere Kräfteausgleich sorgt für ein niedriges Geräuschniveau. Es beträgt bei 350 bar Arbeitsdruck rund
1500 min-1 64 dB(A).

Die insgesamt 24 Kolben des AX-Motors eliminieren bei niedrigen Drehzahlen Pulsationen. Die geringere Reibung des Konstruktionsprinzips halbiert in etwa die Verlustleistung, und damit auch die Wärmezufuhr in den Ölkreislauf sowie den Spülaufwand.

Der Gesamtwirkungsgrad der AX-Motoren liegt nach Angaben von Bucher zwischen 92 % und 94 %. Der Anlaufwirkungsgrad beträgt 99 %. Unter Höchstlast tritt kein Losbrecheffekt auf. Ein weiterer Vorteil: Da die Hydromotoren nicht mehr auf den schlechten Anlaufwirkungsgrad ausgelegt werden müssen, kann das Schluckvolumen entsprechend verringert werden.

AX-Motoren erreichen ihre Betriebsdrehzahl mit weniger Volumenstromstrom. Die Motoren können, je nach Anforderungen, mit höherer oder geringerer Antriebsleistung gefahren werden.

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