Hydraulischer Radantrieb

[pmz]

Hi Community!

Hätte eine Frage bzw. würde ich gerne Meinungen hören zu meiner Problemstellung. Konkret würde ich gerne einen Benzinrasenmäher auf autonom umbauen. Mein Hauptproblem bei der Sache ist der Antrieb/Lenkung. Dafür würde ich gerne die Hinterräder getrennt voneinander antreiben können. Die prinzipiell einfachste Variante (für meine Kenntnisse) wäre der Einsatz von zwei Elektromotoren, was ich allerdings wenn irgendwie möglich vermeiden möchte, da ja schon ein ausreichend dimensionierter Benzinmotor vorhanden ist und zusätzliche, große Akkus das ganze Vorhaben eher unpraktikabel machen.

Der Rasenmäher ist von Haus aus selbstfahrend, und nutzt einen Keilriemen um die Hinterräder über ein Getriebe anzutreiben. Mein Ziel wäre nun, diesen Keilriemen zu nutzen, um einen elektronisch regelbaren Antrieb umzusetzen. Meine einzige Idee bisher war, über den Keilriemen, statt des original verbauten Getriebes, eine Hydraulikpumpe anzutreiben und die beiden Hinterräder mit jeweils einem Hydraulikmotor anzubinden. Durch Magnetventile (öä?) könnte man dann die Durchflussmenge durch die Motoren regulieren. So zumindest in meiner Vorstellung. Habe allerdings nicht die geringste Ahnung von Hydraulik, und weiß daher nicht wie praktikabel diese Idee überhaupt ist. Daher meine Frage - kann man das sinnvoll umsetzen? Hat evtl jemand bessere Ideen um mein Vorhaben realisieren zu können?

-pmz

[i_make_it]

Hallo,
eventuell erst mal über den Wirkungsgrad einer Hydraulikpumpe und eines Generators nachdenken.
Und den Wirkungsgrad von Hydraulikventilen, Hydraulikmotoren und von Elektromotoren.
Das dann mal vergleichen und auch noch die Baugrößen und das Gewicht vergleichen.
Ich denke dabei wird rauskommen das ein Generator (z.B. BLDC Motor als Generator) und E-Motoren in allen Belangen günstiger abschneiden werden als Hydraulik.

[pmz]

Danke für den Input! Mein Verdacht war eben gerade dass die Hydraulik einen besseren Wirkungsgrad hätte als Generator, Motortreiber, Elektromotor,... Mag durchaus sein dass ich da falsch liege, es fällt mir nur schwer das durchzurechnen, da ich von Verfügbarkeit, Regelung und Dimensionierung hydraulischer Komponenten nicht viel weiß. Wenn mir hier jetzt aber jemand der sich auskennt sagt, dass das absolut keinen Sinn hat, würde ich vorziehen es auch weiterhin bei meiner diesbezüglichen Unwissenheit zu belassen und den spontanen Einfall wieder ruhen zu lassen ;)

[i_make_it]

Standart Hydraulikpumpen haben so 80-90% Wirkungsgrad.

[oberallgeier]

.. Benzinrasenmäher auf autonom .. Ziel .. Hydraulikpumpe .. Hinterräder mit .. Hydraulikmotor .. Durch Magnetventile .. die Durchflussmenge durch die Motoren regulieren ..Hallo pmz,

willkommen im Forum. Auf den relativ hohen Aufwand für hydraulische Antriebe hat i_make_it hingewiesen. Gerade im Bereich kleinerer Leistungen kann das notwendig, sogar praktisch sein; das will aber gründlich überlegt werden.

Die Durchflussmenge der Motoren - sprich Drehzahl und Leistung der Motoren über die Magnetventile zu regeln geht natürlich. Man kann (s)ein Auto auch immer Vollgas fahren und die Geschwindigkeit über die Bremsen regeln - das ist aber nicht sehr wirtschaftlich.

Klar, klingt blöd - aber: bei kleinen Anwendungen liebäugelt man schnell mit ner Zahnradpumpe - die hat einen bestimmten Maximaldruck und eine bestimmte Fördermenge - und gefördert wird immer; Ausnahme Pumpen mit einem Druckspeicher. Die Regelung in Deinem Ideeprojekt verläuft dann ungefähr so wie von Dir beschrieben. Du hast sicher im Hinterkopf dass da ne Unmenge Abwärme nutzlos entsteht - weil der Leistungsüberschuss im Ventilspalt abgedrosselt wird, wobei IM VENTILSPALT eine unmässig starke Ölerhitzung erfolgt bzw. erfolgen kann. Dabei entsteht Abwärme die teilweise so groß sein kann, dass das Öl innerhalb kurzer Zeit durch Hitzeschäden seine geforderten Eigenschaften verliert. Ein Kühler ist möglich, aber wenig sinnvoll, von der Energieeffizienz natürlich ein Horror und wegen der Wärmeentstehung innerhalb des Ventils kommt er im schlimmsten Fall zu spät. Jetzt ist zu erkennen, dass bei völligem runterdrehen des Durchflusses durch das Ventil der Wirkunsgrad gegen null sinkt - und dann spricht hoffentlich ein Überdruckventil an, bei dem dann die überflüssige Menge abgelassen werden muss - mit den eben erwähnten Heizleistungen.

Abhilfe bieten Ölpumpen, die je nach der Abnahmemenge sich selbst regeln: beispielsweise Nullhubpumpen. Die können Dir den konstant anstehenden Druck halten - bis zu einer pumpenspezifischen Höhe und einer ebenso pumpenspezifischen Maximalmenge und stellen sich selbstständig auf geringere Fördermengen ein. Dabei hat das Drosselventil nicht mehr sooo viel zu tun (sprich: zu heizen), weil die Pumpe bei geringen Abnahmemengen eben brav und schnell runterregelt. Die Größe dieser Pumpen ist leistungsmässig eher beschränkt - und damit wirst Du möglicherweise vorzugsweise zu viel Leistung installieren müssen.

Ein anderes Problem ist das böse Sprichwort: Hydraulik tropft immer. Anders ausgedrückt: für DIY-Zwecke eher schwierig dicht zu kriegen.

Um die Geschichte nicht zu lange so schwierig darzustellen: viele mobile, energetisch autonome Handwerkszeuge wie z.B. Bohrmaschinen etc. laufen mit Akkus. Selbst schwerere Ding sind ja kaum hydraulisch angetrieben. Das wird sicher seine Gründe haben.

[Feuerring]

wie schnell dreht denn der Antriebsriemen, mögliche Getriebe sollten mit bedacht werden ...

würde aber auch da eine LiMa(12V/24V) dran hängen, so kann der Akku für die anderen 12V/24V Verbraucher kleiner ausfallen ...

Selbst Diesel-Locks fahren Diesel-Elektrisch ... Elektrische Antriebe sind einfacher und günstiger zu steuern, fertige Motor-Treiber bekommt man bereits für unter 10 Euro ...

[i_make_it]

Interessant wäre der Aufbau des Motors.
Mit hoher Drehzahl bekommt man ja mehr schnelle Magnetfeldänderungen.
Der Riemen für die Antriebsräder ist interessant wenn er mit der Drehzahl vor der Untersetzung für die Räder liegt.
andernfalls müsste man mal sehen ob man vor dem Messerwerk oder am anderen Wellenende der Kurbelwelle ansetzten kann.
Wenn der Motor eine Magnetzündung hat, kann man auch mal sehen wo da die Spulen sitzen und ob man dort was modifizieren kann um mehr elektrische Leistung, als nur für die Zündung, zu bekommen (und dabei die Zündung nicht lahm zu legen).
Ohne genauere Daten kann man dazu aber nur allgemeines sagen.
Mann kann also eigentlich noch nicht mal sagen ob das geht oder wegen irgendwelcher Bedingungen am Gerät nicht funktionieren kann.
Im Prinzip geht es (sogar mit Hydraulik) in der Praxis hängt es von Details ab, ob und wenn ja wie es geht.

[pmz]

Der Antriebsriemen dreht mit (geschätzt) ca. 3600 U/min. Den Benzinmotor habe ich gerade nicht bei der Hand und noch nicht genauer unter die Lupe genommen (komme erst in ein paar Tagen dazu), ich weiß nur, dass er mit einer Leistung von max. 4,4 kW spezifiziert ist. Nach den Rückmeldungen hier bin ich aber inzwischen schon eher überzeugt dass die Hydraulik den Aufwand nicht wert wäre. Werde also jetzt doch mal an die Konstruktion mit Hilfe von Elektromotoren gehen, den Riemen für den Betrieb eines Generators vorsehen und hoffen dass genug Leistung abgezweigt werden kann, um sich ein zusätzliches Batterieladen zu ersparen. Vielen Dank für euer Feedback.

[i_make_it]

Bei 3600 U/min sollte eine kleine PKW oder Motorrad Lichtmaschine gehen.
Eine Kleine Bleigel Betterie sollte auf jedenfall her. zum einen als Puffer zum anderen was machst Du mit derEnergie wenn sie nicht verbraucht wird?
Läuft der Motor liefert ein Generator auch Strom.
Verbrauchst Du den nicht, passiert im Kleinen das selbe wie bei großen Stromnetzen auch.
Sprich eine Teil der Überproduktion muß man loswerden.
Sofern du nicht vorhast ein Pumpspeicherwerk auf den Rasenmäher zu packen, halt ein Akku und einen Stromshunt der es zur Not einfach verbrät.
Man kann natürlich auch eine Ladestation mit draufbauen und alle Akkus die man so hat mitladen lassen.

Das Problem ist halt der Energieerhaltungssatz.
Man kann weder Energie erzeugen noch vernichten.
Sprich liefert dein Generator zu wenig Energie, bist Du angeschmiert.
Also wählst Du eine Generator der die meiste Zeit mehr Energie liefert wie Du brauchst.
Der Akku puffert Dir (wenn er ausreichend voll ist) die Zeiten wo Dein Verbrauch größer ist.
Den rest der Zeti hast Du einen mehr oder weniger großen Überschuß.
Den kannst Du entweder einfach als thermische Energie verbraten oder sonstwie sinnvoll nutzen.
Ignorieren kannst Du ihn auf jeden Fall nicht. Zumindest nicht ohne das irgendwas das Zeitliche segnet.

Eigentlich das selbe Problem wie bei oberallgeiers Aussage zur Hydraulik.
Nur nicht mit so viel Gewicht und anstelle das es tropft könnte es nur blitzen,rauchen und stinken.
Aber bei Strom kann man den Überschuß halt eindosen für schlechte Zeiten (Akku laden).

[pmz]

Schon klar, eine Batterie kommt sowieso drauf. Was ich meinte war, dass ich vermeiden möchte, die Batterie nach dem Mähen zusätzlich an ein Ladegerät hängen zu müssen (Also dass ich mit dem Generator genügend Energie erzeugen kann, um die Batterie während des Betriebs nicht zu entladen). Das Verbraten der Energie sollte das geringste Problem sein ;)

[hbquax]

Das Problem mit dem Leistungsüberschuss einer Lima ist übrigens Unsinn, ein Generator kann auch drehen, ohne Strom zu erzeugen. Im KFZ-Bereich gibts dafür einen integrierten Regler, der die Ausgangsspannung auf einen bestimmten Wert regelt, und wenn der Akku diese Spannung beim Laden erreicht hat, wird der Strom null und der Generator verbraucht nur noch das an Antriebsleistung, was er zur Überwindung der Lagerreibung braucht.
Das mit der Hydraulik wird nichts, das vergiss wieder.

[Peter(TOO)]

Schon klar, eine Batterie kommt sowieso drauf. Was ich meinte war, dass ich vermeiden möchte, die Batterie nach dem Mähen zusätzlich an ein Ladegerät hängen zu müssen (Also dass ich mit dem Generator genügend Energie erzeugen kann, um die Batterie während des Betriebs nicht zu entladen). Das Verbraten der Energie sollte das geringste Problem sein ;)
Der Generator muss etwas mehr Energie erzeugen können, als die Motoren und die Elektronik im Durchschnitt verbrauchen.
Die Überschüssige Energie kann dann zum Laden des Akkus verwendet werden. Wird mal mehr Energie benötigt, z.B. weil es bergauf geht, kann diese Energie der Akku liefern.

Grundsätzlich verhält sich eine Generator so, dass die Spannung ansteigt, wenn der Strom zurück geht.
Dieses Problem hat man beim einfachen Fahraddynamo, der hat einen Permanentmagneten als Erreger und eine Spule in welche die Spannung induziert wird.

Im KFZ-Bereich nimmt man als Erreger einen Elektromagneten an Statt eines Permanentmagneten. Der nötige Eisenkern behält immer etwas Restmagnetismus, sodass sich der Generator selbst aufschaukeln kann. Durch regeln des Magnetfeldes, des Erregers, kann man die Ausgangsspannung, unabhängig vom Ausgangsstrom, stabilisieren.

Wenn man einen Generator aus dem KVZ-Bereich nimmt, passt die dazugehörige Regelung zu einem 12V Bleiakku.
Du findest aber auch Schaltungen zum Selbstbau des Reglers im Internet.

Ich würde mir einen Alternator vom Schrottplatz holen. Dabei empfiehlt es sich die Lager zu wechseln, die haben meistens einen Schaden. In seltenen Fällen ist auch mal eine der Gleichrichter-Dioden defekt, sofern sich diese nicht in Regelgerät befinden.

Entsprechend der abgegeben elektrischen Leistung passt sich dann auch die aufgenommene mechanische Leistung an.
Da hast du dann das Problem, dass dein Benziner schneller dreht, wenn keine Leistung abgegeben wird.


So als einfaches Experiment nimmst du irgendeinen einfachen Gleichstrom-Motor mit Permanentmagnet, wie sie in einfachen Spielzeugen zu finden sind.
Den kannst du dann von Hand leicht durchdrehen. Dann schliesst du diesen Kurz und drehst wieder an der Achse :-)

Die abgegebene elektrische Leistung kommt aus deinen Fingern!

MfG Peter(TOO)

[i_make_it]

Na ja, ich hatte anfang letzten Jahres meine letzte Lichtmachine mit Permanenterregung in der Hand war von einem Leicht KFZ. Von daher, in der klasse 4,4KW Motor kann das passieren wenn man sich da nicht umsieht.