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Modellgestützter Vergleich hydraulischer Konzepte zur Reduzierung des Energiebedarfs mobiler Arbeitsmaschinen unter Berücksichtigung variabler, kundenspezifischer Nutzungsprofile am Beispiel eines Baggers

  • Der Energiebedarf von Mobilbaggern während des Betriebs hängt neben dem kundenspezifischen Einsatz unter anderem stark vom verwendeten hydraulischen Systemkonzept ab. Durch die sukzessive Weiterentwicklung der Komponenten und hydraulischen Systeme existiert dazu mittlerweile eine Vielzahl an verschiedenen Konzepten und Teillösungen, mit denen die Energieeffizienz der Maschine gesteigert werden kann. Jedoch handelt es sich oftmals um eine komplexe Aufgabe, aus den vorhandenen Einzellösungen ein für den Kunden verbrauchsoptimales Gesamtsystemkonzept zu erstellen. Um dies zu erleichtern, ist eine Unterstützung des Konzeptauswahlprozesses mittels hydraulischer Systemsimulationen möglich, sodass der Energieverbrauch verschiedener Konzepte und Konzeptkombinationen im Gesamtsystemzusammenhang schon frühzeitig im Produktentwicklungsprozess abgeschätzt werden kann. Um dies effizient durchzuführen, wird in dieser Arbeit ein methodischer Ansatz entwickelt, mit dem ein Vergleich verschiedener hydraulischer Konzepte modellgestützt durchgeführt werden kann. Im Fokus stehen dabei die Entwicklung eines modular aufgebauten Simulationsmodells für eine vereinfachte Implementierung von Konzepten in ein Gesamtsystemmodell sowie die Einbindung eines variablen, kundenspezifischen Nutzungsprofils in den Bewertungsprozess. Dazu wird zunächst auf die Modellerstellung und Modularisierung eingegangen und die Validierung und Verifikation des Modells beschrieben. Im Anschluss werden exemplarische Konzepte vorgestellt, die durch eine Bewertung unter Berücksichtigung des realen Einsatzes beim Kunden hinsichtlich ihres Energieverbrauchs miteinander verglichen werden.
  • The energy consumption of mobile excavators during operation depends largely on both the customer-specific usage of the machine and the used hydraulic system concept. Due to the continuous improvement of components and hydraulic systems many different concepts and partial solutions were developed to improve the energy efficiency. As a result it is often difficult to decide which combination of the existing concepts will lead to an optimal energy efficient overall system layout. This is even more challenging if the customer-specific usage is taken into account. To facilitate this selection, the evaluation process can be supported by hydraulic system simulations. Thus the energy consumption of various concepts and concept combinations can be estimated in relation to the overall system in the early phase of the product development process. To do this efficiently, this thesis presents a methodical approach for a model-based evaluation of different hydraulic concepts. The focus is on the development of a simulation model with a modular structure to achieve a simplified implementation of concepts in an overall system model. Furthermore, the integration of the customer-specific usage profile in the evaluation process is one of the main aims of this thesis. To achieve these goals the modeling process as well as the modularization of the simulation model is discussed in detail, also the verification and validation of the model is described in depth. Following this, exemplary concepts will be presented and, regarding the individual customer usage profile, will be compared to each other with respect to their energy consumption.

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Metadaten
Verfasserangaben:Christian Scholler
URN (Permalink):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-40092
ISBN:978-3-943995-83-1
Schriftenreihe (Bandnummer):KIMA Schriftenreihe (12)
Betreuer:Christian Schindler
Dokumentart:Dissertation
Sprache der Veröffentlichung:Deutsch
Veröffentlichungsdatum (online):02.03.2015
Jahr der Veröffentlichung:2015
Veröffentlichende Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Titel verleihende Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Datum der Annahme der Abschlussarbeit:10.04.2014
Datum der Publikation (Server):03.03.2015
Seitenzahl:XXI, 173
Fachbereiche / Organisatorische Einheiten:Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik
DDC-Sachgruppen:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Lizenz (Deutsch):Standard gemäß KLUEDO-Leitlinien vom 13.02.2015