Drehmoment von Hydraulikmotor

[Bertwald]

Servus,

ich soll für ein Kon/CAD Projekt einen hydraulisch angetriebenen Kleinbagger konstruieren.

Die Leistungsdaten sind:
Druck (hydraulik) : 120 bar
Gewicht: 1000 kg
max. Steigfähigkeit: 30°

Nun meine Frage:
Wie groß muss das Drehmoment des Hydraulikmotors am Kettenantrieb sein, um die o.g. Steigung mit 4-5 km/h zu bewältigen?
Es würde mir auch schon helfen, wenn mir jnd. sagen kann, wie ich das berechne.

Gibt es einen Motor (120 bar) der das ohne zusätzliches Getriebe bewerkstelligen kann?

(Ich kam auf 600 Nm pro Seite was mir zu hoch vorkam)

Ich hoffe, ihr könnt mir weiterhelfen.
Gruss euer Bertwald

[user529]

ja, deine 600Nm stimmen, wenn du einen raddurchmesser von 489mm annimmst.
ja, gibt es, solche motoren machen hier aber wenig sinn. ein baukleines (vl mehrstufiges planetengetriebe) macht hier viel mehr sinn.
der druck ist anfänglich nebensächlich, rechne zuerst die drehzahl aus und schau dich im net nach motoren um, die änliche kenngrößen haben ( bei kettengetrieben wird normalerweise eine verstellpumpe +verstellmotor eingesetzt)

poste deine rechnung und ich werde sie ansehen, dir deine kon aufgaben vorkaun tu ich sicher nicht

[Bertwald]

Danke für deine Antwort.
Ein Planetengetriebe halte ich ebenfalls für geeignet wegen der vielen Übersetzungsmöglichkeiten. Ich muss das Drehmoment höher annehmen, damit ich noch Druck in Reserve habe (Druckspeicher) um den Baggerarm zu bedienen. Die Drehzahl am Kettenrad sollte ca. 66 U/min betragen.
Mein Hauptproblem ist, dass ich nicht weiss wie ich vom Ausgangsdruck des Motors auf die Minimal- / Maximaldrehzahl schliessen kann.

Hast du bei deiner Berechnung des Raddurchmessers auch Reibung miteinbezogen? Ich hatte einen Raddurchmesser von 300mm (ist halt wirklich ein Kleinbagger) bei µ=1,5.

Meine ursprüngliche Drehmomentberechnung: µ=1.5
Hangabtriebskraft= 10kN * sin 30° * µ =7.5kN
Das ist die Kraft die benötigt wird damit der Bagger nicht herunterrutscht.
=> Ca. 8kN um hinaufzufahren (Schätzwert)
=> 4kN pro Antriebsrad
4kN * 0.15m=600Nm auf Antriebswelle //Multiplikation mit dem Radius
des Antriebsrads

[RP6conrad]

Google mal " Danfoss OMR hydromotor" Ich glaube das diese einfache und billige motoren doch einiges an moment liefern konen bei 120 bar.
Ist standard bei al diese baumaschinen.

[user529]

klingt sehr vernünftig.
ich habe nur die hangabtriebskraft zur bemessung herangezogen.
ich würde so vorgehen:
hangabtriebskraft =>moment um diese aufzuhalten
normalkraft*µ =>moment zum fahren (µ=1,5 ist sehr sehr hoch. 0,3 ist bei einer hlabwegs ordentlichen kette eher zutreffend.
+großzügiger zuschlag

danach hast du das moment das der motor mindestens bringen muss.
die drehzahl hast du ja schon richtig aus der fahrgeschwindigkeit berechnet. mit diesen werten kannst du nun einen motor oder eine motor/getriebe kombi auswählen (verluste im getriebe nicht vergessen).

hier ist ein datenblatt für die von rp6conrad genannten motoren: http://www.sauer-danfoss.de/pdf/produkte/Orbitalmotoren/Orbit%20Motoren%FCbersicht%20DKMH.PB.100.B1.03.pdf
mach einen vorschlag und begründe ihn

[Bertwald]

Joa auf der Seite bin ich auch grad unterwegs. Der µ-Wert war in der Tat übertrieben. Hab jetzt nochmal mit 0.6 gerechnet da es wohl eine Gummikette wird. Benötige nun nur noch 450Nm dh 225Nm pro Seite. Ich denke ich nehme den OMR oder den OMP 160. Diese haben ein Drehmoment von ca. 400Nm (da ich noch Leistung für den Baggerarm und Verluste benötige).
Ich habe dem Diagramm entnommen, dass diese auch bei sehr niedrigen Drehzahlen ein großes Drehmoment zur Verfügung haben.
Edit: Ich habe gerade gesehen, dass diese Motoren mit 6-7kg auch noch relativ leicht sind. Aber ist es nicht so, dass sich der Ausgangsdruck von 120bar dann auf beide Motoren verteilt?
Und was ist mit dem max. Druckabfall gemeint? Entspricht das dem min. Druck?

[user529]

... Diese haben ein Drehmoment von ca. 400Nm (da ich noch Leistung für den Baggerarm und Verluste benötige).

... Aber ist es nicht so, dass sich der Ausgangsdruck von 120bar dann auf beide Motoren verteilt?
Und was ist mit dem max. Druckabfall gemeint? Entspricht das dem min. Druck?

wiso legst du den motor stärker aus, wenn du leistung zum baggern benötigst, das hat mit fahren ja eigentlich nichts zu tun?

bei jedem motor stehen 120bar an (wenn kein ventil davor ist), der volumenstrom teilt sich in abhängigkeit der drehzahl.

wo hast du den max druckabfall gelesen?

[Bertwald]

ich lege den motor stärker aus damit ich noch spiel habe, damit der baggerarm nicht einfällt wenn ich unter volllast fahren muss.
der druckabfall steht in einer tabelle. die findest du auf der hauptseite vom hersteller.
werde mich jetzt mal an die konstruktion setzen.
aber schonmal vielen dank für die hilfe.
werde aber bestimmt noch ein paar fragen haben...hehe ;)

[user529]

ich lege den motor stärker aus damit ich noch spiel habe, damit der baggerarm nicht einfällt wenn ich unter volllast fahren muss.


da hast du einen denkfehler:
1. der baggerarm braucht zum heben keine 120bar, der bleibt mit 40sicher auch noch in position.
2. der baggerarm wird nicht durch die pumpe in position gehalten, sondern durch ein 5/3Wegeventil.
3. und wenn die pumpe den volumenstrom nicht bringt den der motor durchlässt gibt dein bagger so und so auf=> motoren gerade passend.
4.die pumpe bringt bei weniger förderdruck (wenn dei drehzahl gleich bleibt) das selbe volumen =>dein bagger geht nicht in die knie sondern fährt nur langsamer (zudem bleibt noch die möglichkeit durch ventile den druck für jeden abnehmer konstant zu halten)

welche klasse gehst du/welche schule?

mfg clemens

[RP6conrad]

Die hydromotor muss alleine die kettenantrieb versorgen. Der baggerarm wird separat angesteurt. Oder das problemen gibt hangt ab von die hydraulische schaltung ! In prinzip wirden alle hydraulic cylinder wahrend die fahrt abgesperrt. Die druck und menge geht nur nach die hydromotor von antrieb ! Was passiert in de abgeschlossen cylinder von baggerarm ist egal !
Wen die weiter bist, soll du sehen das eine hydraulic steurung an sich relatif kompliziert ist : oder du steuert nur eine cylinder promal, und dan kann geschwindigkeit (= volumenstrom) und maximale kraft (= druckbegrenzung) perfect geregelt werden, oder parallel mit eine pumpe verteilt sich die volumenstrom !! Die cylinder mit den kleinste wiederstand bewegt sich, die andere bleibt einfach stehen. Gleiche problem mit die 2 kettenantrieben. Da mussen 2 volumenstromen separat geregelt werden. Das bedeutet 2 pumpen, oder ein kompliziertes steuerblock, wo die volumenstromen unabhangig von die druck in hydromotor geregelt werd.

[Bertwald]

das prob ist folgendes.
ich kann keine 2. pumpe installieren. meine vorgabe ist eine pume mit 120bar druck die alle teile (motor und arm) versorgen muss.
das mit dem steuergerät ist jetzt nicht wirklich das prob, da ich es nicht konstruieren bzw programmieren muss.
Deswegen hatte ich gedacht leg ich die motoren so aus das diese auch mit nem druck von etwa 80bar auskommen und eine entsprechende leistung bringen.
aber wenn ich das jetzt richtig verstanden habe bringt die pumpe mir eine leistung von 120bar an jedem teil. also an beiden motoren und an dem arm.
ich dachte die 120bar teilen sich dementsprechend auf. wie gesagt ich kann keine 2. pumpe installieren!
naja und zu der frage welche klasse....ich studier mb im 3. sem...;)

[user529]

naja und zu der frage welche klasse....ich studier mb im 3. sem...;)

sorry, war nicht beleidigend gemeint und wollte dir damit nicht zu nahe treten. ich dachte nur an ein ku bsp aus meiner 3.Klasse HTL Maschinenbau.

Die motoren müssen nicht mit 80 bar auskommen. es stellt sich immer der passende druck ein um sie zu bewegen, da drehmoment und druck direkt voneinander abhängen. wenn der motor nicht mit vollem drehmoment arbeitet fällt der druck am ventil ab. wird nun der motor durch eine steigung belastet steigt der druck in deinem hydrauliksystem so lange bis der bagger fährt ( oder das druckbegrenzungsventil öffnet).

wenn nun der motor oder der baggerarm weniger druck benötigt, wird der verbleibende druckunterschied in den ventilen verbraten (pro bar kannst du mit 1°C temperaturanstieg rechnen), vor den ventilen liegen immer die 120 bar an, egal ob der motor diesen druck für den vorschub braucht oder nicht.

mfg clemens

[Bertwald]

hab ich auch nicht als beleidigung aufgefasst...;)
aber ich hätte nochmal zwei fragen zum antrieb.
1. die orbitalmotoren die ich rausgesucht habe können in beide richtungen drehen, je nachdem wie man den fluss ankoppelt. wird die flussrichtung über das steuergerät gesteuert oder muss ich entweder ein getriebe zwischenschalten oder jeweils 2 motoren mit leerlauf um vorwärts und rückwärts zu fahren?
2. ich kann das antriebsrad ja direkt an den motor flanschen oder brauch ich dafür etxtra eine aufwendige radaufhänung?
hatte mir auch überlegt ein kleines zahnrad direkt auf die motorwelle zu setzen und diese via kette mit dem antriebsrad zu verbinden. denke das ist die beste lösung. müsste ja theoretisch auch mit den momenten kräften funktionieren.
auf jedenfall nochmal vielen dank für die kompetente hilfe...=))

[user529]

die drehrichtung hängt von der durchflussrichtung ab.

bei den radnabenmotoren kannst du das rad (laut prospekt) direkt anflanschen, wenn die kraft ZWISCHEN den lagerstellen des motors angreift. sprich die felge muss über den motor nach hinten gezogen werden (sieht man bei LKW hinterradaufhängungen in ähnlicher ausführung, allerdings befindet sich da kein hydraulikmotor sondern ein planetengetriebe im inneren: http://www.mikescafe.de/Maschinenbau/Planetengetriebe/Wozu_/wozu_.html )

mfg clemens

[Bertwald]

hmmm...kann man die durchflussrichtung nicht über das steuergerät steuern?? also müsste man immer die leitungen umstecken bzw ein getriebe zwischenschalten...
aber meine idee mit dem kettenantrieb ist noch mein favorit...also kleines zahnrad an die antriebswelle die kraft dann mit ner ketter auf das hauptrad übertragen...

[user529]

hmmm...kann man die durchflussrichtung nicht über das steuergerät steuern?? also müsste man immer die leitungen umstecken bzw ein getriebe zwischenschalten...

und was spricht gegen ein wegeventil?

[Bertwald]

Hey Clemens.
Hast Recht. Ich nehm jetzt auch 2-Wege Ventile dann brauch ich nur 2 Motoren für den Antrieb. Tüftel momentan ein bisschen am Baggerarm beziehungsweise der Länge der Segmente rum =)

Lg Bertwald

[matlxxx]

hallo,

Habe eine kurze(einfache)Hydraulikschaltung gezeichnet mit Wegeventilen,...
Man müsste allerdings noch einen Mengenteiler vor den zwei Wegeventilen für die Hydromotoren einbauen, damit nicht
die Seite die mehr kraft benötigt stehenbleibt und nur die andere Seite fährt.
gruß martin

[oberallgeier]

hmmm...kann man die durchflussrichtung nicht über das steuergerät steuern?? ...Was anders macht wohl keinen Sinn.




...aber meine idee mit dem kettenantrieb ist noch mein favorit...also kleines zahnrad an die antriebswelle die kraft dann mit ner ketter auf das hauptrad übertragen...Findest Du das pfiffig? Denk mal an Deine Umgebung: Erde, Schlamm etc - und das alles als Schmiermittel für die Kette . . . ts ts ts. Das ist ja der Pfiff des Radnabenmotors, dass er direkt das Rad trägt - und die Power nur per Rohr angeliefert wird. Für die axiale Radposition (Abstand des Kraftangriffs zur Wellen-/Radnaben-lagerung) solltest Du nach der Achslast sehen und wo diese Last anzusetzen ist. Das steht in den Datenblättern.

ICH würde eine Seite so auslegen, dass sie den ganzen Bagger "hangaufwärts" fahren kann - dann kann ich nämlich mit der anderen Seite abwärts fahren und so auf der Stelle wenden - der Baggerfahrer wirds dir danken.

Als Wegeventile sind für die Antriebe natürlich Proportionalventile notwendig - damit nicht immer eine Richtung volles Rohr freigegeben wird. Da der Baggerfahrer die beiden Fahrthebel getrennt bedient, macht er die "Flusskontrolle" händisch - es sei denn, Du baust eine pfiffige Joystick-Steuerung.

Fazit: Motor - Pumpe(Verstellpume!) - Propventil - Aktor. Dazwischen natürlich dichte Leitungen :).

[user529]

gönn dir noch einen verstellmotor, sonst wird im stillstand die gesamte leistung des (benzin)motors der die pumpe antreibt über das druckbegrenzungsventil vernichtet (und das öl erwärmt).

mfg clemens

[oberallgeier]

gönn dir noch einen verstellmotor, sonst wird im stillstand die gesamte leistung des (benzin)motors der die pumpe antreibt über das druckbegrenzungsventil vernichtet ...Die Idee ist vom Ansatz her nicht schlecht - aber deshalb hatte ich eine Verstellpumpe empfohlen (die ich bis in hohe Leistungen selbst eingesetzt hatte) - die macht das Gewünschte, nur eben hydraulisch :) :) :)