Hydraulik Nickschwingungen elegant dämpfen

Das Aufschaukeln von ungefederten Arbeitsmaschinen kann durch intelligent gesteuerte Hydraulikspeicher und Hydraulikzylinder verhindert werden. Argo Hytos hat die Lösung.

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ARGO-HYTOS GmbH

Die Fahrgeschwindigkeiten von mobilen Arbeitsmaschinen in der Landwirtschaft sind in den vergangenen Jahren stetig gestiegen. Davon betroffen sind Schlepper mit Frontlader genauso wie Hof- und Radlader sowie Teleskoplader. Diese meist ungefederten Fahrzeuge neigen dazu, sich aufgrund der Masseverteilung und der Federwirkung der Reifen bei sowohl Geschwindigkeits- und Richtungsänderungen als auch beim Überfahren von Unebenheiten aufzuschaukeln.

Einen sehr großen Einfluss auf diese „Nickschwingungen“ haben die Kinematik des Hubgerüsts, die Bereifung und die Masse des Transportguts. Das Hubgerüst, welches als Hebelarm wirkt, leitet den Impuls in die Maschine. Über den Rahmen der Maschine wird diese Kraft in die Reifen geleitet und führt zur Verformung des Reifens als einziges federndes Element in der Kette. Beim Überfahren von Bodenwellen läuft der Bewegungsimpuls in umgekehrter Richtung vom Boden über den Reifen durch den Rahmen in das Hubgerüst zur gehobenen Masse.

Die so entstehenden Nickschwingungen belasten einerseits die Maschinenteile und führen außerdem zu einer Beeinträchtigung des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit. Der Fahrer muss die Fahrgeschwindigkeit senken, um die Maschine noch sicher bedienen zu können. Eine sinkende Umschlagsleistung ist die Folge.

Nickbewegungen nicht entstehen lassen

Das Ziel ist es, Nickschwingungen zu reduzieren und vorhandene Schwingungen möglichst schnell aus dem System „Maschine“ zu dämpfen. Das generelle Ziel ist es, eingeleitete Beschleunigungen so abzubauen, dass störende Nickbewegungen gar nicht erst entstehen.

Über das Zuschalten von Hydraulikspeichern auf der druckbelasteten Zylinderseite und das Freischalten der Gegenseite zum Tank erfolgt eine Entkoppelung des Hubgerüstes zur Maschine. Durch diese Entkoppelung werden Beschleunigungen vom Hubarm nicht auf die Maschine übertragen und umgekehrt. Die Entkoppelung erfolgt über die Gasfüllung des Hydraulikspeichers, die Dämpfung erfolgt über Flüssigkeitsreibung und Gasreibung im hydropneumatischen System. Je nach Zylindergröße, Hebelarmverhältnis und Fahrgeschwindigkeit ergeben sich sehr unterschiedliche Volumenströme, die zwischen Speicher und Zylinder hin und her pendeln. Die Steuerblöcke können mit Ventilen für Volumenströme von 70 bis 300 l/min ausgestattet werden.

Die kundenspezifischen Steuerblöcke aus Aluminium oder Stahl werden fast immer an die baulichen Gegebenheiten in der Maschine angepasst. Durch die Verwendung von Einschraub- oder Flanschventilen werden die Freiheitsgrade bei der Gestaltung des Blockes möglichst hoch gehalten. Die Integration von Speichern oder weiteren Funktionen wie Rohrbruchsicherungen sind immer möglich.

Optimales Blockdesign bestimmen

Das Blockdesign stellt Argo Hytos in Form eines 3D-Modells zur Verfügung gestellt. Anhand eines ersten Entwurfs ist es dem Kunden möglich, Kollisionen mit anderen Bauteilen einfach und schnell zu erkennen. Iterativ kann so mit dem Kunden die für ihn optimale Steuerblockgeometrie bestimmt werden. Ist dies geschehen, wird die Funktionsweise der Nickschwingungsdämpfung anhand eines Prototypen erprobt. Im Rahmen der Erprobung können neben einem normalen Betriebsverhalten auch Extremsituationen getestet werden. Das Dämpfungsverhalten, aber auch der Bedienkomfort werden in der Erprobungsphase soweit optimiert, bis diese den Kundenanforderungen entsprechen. (qui)

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