Experimentelle Analyse von Arbeitsgeräten eines kommunalen Geräteträgers. - 81 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Instrumentierung der Versuchsträger zur experimentellen Analyse von Arbeitsgeräten eines kommunalen Geräteträgers. Einleitend werden in einem theoretischen Teil die Grundlagen der Mobilhydraulik sowie der in der Hydraulik üblichen Messtechniken dargestellt. Hierbei wird besonderes auf die mobile Nutzung der Messtechnik geachtet. Auf Grundlage der vorgestellten Messmethoden werden die jeweils geeigneten Messmethoden zur Durchflussmessung, Druckmessung und Temperaturmessung sowie deren Auswertetechnik ausgewählt. Die Auswahl der Durchflussmessgeräte wird zudem durch eine Bewertungstabelle samt Wertempfindungstabelle, gestützt. Ergebnis dieses Auswahlprozesses sind drei Zahnrad-Durchflussmesser, sechs Dünnschicht-Drucksensoren, zwei Thermoelemente und die Erweiterung der NI Auswertetechnik um ein CAN-Bus-Modul. Diese Messtechnik wird in ein Messsystem implementiert, mit der graphischen Programmiersprache NI LabVIEW wird ein Messprogramm für dieses Messsystem erstellt. Durch erste Versuche am Geräteträger werden Kennfelder erstellt um erste Erkenntnisse zu erhalten. Im Weitern wird das Messsystem beispielhaft an einem Messaufbau eines Anbaugerätes beschrieben. Die Messtechnik wird dabei durch Versuche überprüft. Anhand dieses Messaufbaus wird beispielhaft der Messfehler ermittelt. Abschließend wird die Auswahl der Messtechnik bewertet.
Entwicklung von Applikationsszenarien zur Optimierung des Energieverbrauchs von Arbeitsgeräten eines Kommunalfahrzeugs. - 103 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Derzeit werden fast alle für den Geräteträger FUMO Carrier der Firma Multicar verfügbaren Arbeitsgeräte hydraulisch angetrieben. Dabei kann es durch Fehlbedienung sowie verschiedene hydraulische Vorgänge zu sehr großen Verlustleistungen kommen, welche die Schadstoffemission und den Kraftstoffverbrauch steigern. Am Beispiel des Flachsilostreuers FSS 1100 der Firma Fiedler wird in der vorliegenden Arbeit ermittelt, wie hoch die Leistungsaufnahme des Arbeitsgerätes in den verschiedenen Betriebspunkten ist. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend wird die Verlustleistung bestimmt, ihren Ursachen zugeordnet und die vorhandenen Steuereinheiten auf ihren Optimalbetrieb hin untersucht. Es werden Optimierungsvorschläge erarbeitet, die zu einer ökonomischeren und energieeffizienteren Nutzung sowohl des FUMO Carriers, wie auch des Arbeitsgerätes führen. Dabei wird durch die aufgenommenen Messergebnisse eindeutig belegt, dass die Elektrifizierung des Arbeitsgerätes das größte Einsparungspotential birgt und somit generell zu bevorzugen ist.
Entwicklung, Aufbau und Untersuchung eines alternativen Fahrpedal-Bedienkonzepts in einem PKW-Versuchsfahrzeug. - 86 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
Vor dem Hintergrund möglichst energieeffizienter Fahrzeuge, zunehmender Elektromobilität und neuartiger Hybridkonzepte steigen auch die Anforderungen an die Eingriffs- und Regelmöglichkeiten des Fahrzeugführers. Die Möglichkeit, verstärkt Energierückgewinnung zu betreiben, fordert die Regelbarkeit des Motorschleppmoments und damit der Rekuperationsstärke durch den Fahrer. Eine immer fortschreitende Entkopplung ehemals direkter, mechanisch verbundener Systeme bietet innovative Möglichkeiten der Systemauslegung wie kombinierte Fahr- und Bremspedale, weglose Pedale oder neue Pedalpositionen. Die Untersuchung und Optimierung dieser alternativen Pedalbedienkonzepte an einem Versuchsfahrzeug ist Kern dieser Arbeit. Es wurden Messungen zur Fußträgheit vorgenommen und intensive Untersuchungen an einem weglosen Bremspedal mit einer Probandenstudie durchgeführt, deren Ergebnis eine subjektiv als optimal empfundene, weglose Pedalkennlinie ist. Des Weiteren wurde ein System entwickelt, welches das Fahrpedal vom Motorsteuergerät entkoppelt und eine Verbindung von Fahrpedal und Bremspedal zur Steuerung der Fahrzeuglängsbeschleunigung ermöglicht. Hierzu wurde die Mechanik, Elektrik und Software untersucht, teilweise geändert und anschließend die Funktionalität getestet. Abschließend fanden Untersuchungen zum Umsetzverhalten in Notbremssituationen und an einem kombinierten Fahr- und Bremspedal statt. Ergebnis dieser Untersuchungen ist eine Aussage über die Abhängigkeit der Umsetzzeit von der Pedalposition sowie eine Aussage über die Reduktion von Pedalwechseln bei Nutzung eines kombinierten Pedals.
Entwicklung von Strategien zur Effizienzsteigerung der Bremsenergierückgewinnung bei Elektrofahrzeugen. - X, 52 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Die Arbeit beschäftigt sich mit Strategien zur Effizienzsteigerung bei Elektrofahrzeugen. Es wurden die Grundlagen für Elektromotoren und deren Regelung dargestellt. Eine Recherche des Standes der Technik zum Thema Energierückgewinnung bei Fahrzeugen wurde durchgeführt. Es wurden fahrzeugspezifische Kennfelder ermittelt, um den Lastzustand bestimmen zu können. Der Schwerpunkt der Arbeit waren Untersuchungen zu den energetischen Auswirkungen eines zweiten Elektromotors an der Vorderachse und die Verwendung eines zusätzlichen, leistungsfähigen Energiespeichers.
Erstellen eines Messprozesses zur Partikelmessung von Bremsstaub. - XVI, 131 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Im Zuge einer ganzheitlichen Betrachtung der anthropogenen Partikelemissionen aus Industrie und Verkehr ist eine genaue Untersuchung der Bremsanlage als Partikelquelle mit zunehmender Bedeutung bei Kraftfahrzeugen erforderlich geworden. Eine weiter steigende Relevanz ist durch umfassende Maßnahmen bei Abgasnachbehandlung und Elektrifizierung absehbar. Der durch das Funktionsprinzip konventioneller Fahrzeugbremsen anfallende Bremsstaub enthält Partikel, welche der Kategorie Feinstaub zuzuordnen sind. Aufgrund ihrer Größe und chemischen Zusammensetzung haben diese nachgewiesenermaßen umwelt- und gesundheitsgefährdende Konsequenzen. Die emittierte Partikelmasse, Partikelanzahl und ihre Größenverteilung variiert dabei je nach Lastkollektiv, Umgebung und Bauart beziehungsweise konstruktiven Randbedingungen. Zudem gestaltet sich die messtechnische Erfassung hinsichtlich Größenspektrum und Emissionscharakteristik als schwierig. Hierfür liegt ein Augenmerk auch auf der zeitlichen und räumlichen Auflösung der Messungen. Um weitgehend reproduzierbare, aussagekräftige Messergebnisse am Prüfstand zu erhalten, sind sinnvolle Vorgaben zu Prüfbedingungen sowie zum Prüfzyklus zu treffen. So sind Parameter wie Umgebungsbedingungen, Schwungmasse, Probenahmeposition und Fahrprofil genau zu beleuchten, festzulegen und zu tolerieren. Ziel ist eine objektive Bewertung und Vergleichbarkeit von Bremspartikelemissionen. Zu diesem Zweck werden zunächst die Einflussgrößen erörtert und die für Prüfstandsmessungen maßgebenden Faktoren identifiziert, insbesondere die den Messaufbau und die Messkonstellation betreffenden. Anschließend kann mit den Mitteln der statistischen Versuchsplanung eine Versuchsmatrix abgeleitet werden. Die Einflüsse der einzelnen Parameter auf das Emissionsverhalten werden am Bremsenprüfstand mit Hilfe einer speziellen Einhausung sowie verschiedenen bestehenden Prüfzyklen untersucht. Für eine bessere Vergleichbarkeit und Einordnung der Ergebnisse kommen bei den Messungen zwei unterschiedlich dimensionierte Bremsanlagen zum Einsatz. Im Rahmen der Untersuchung werden zusätzlich Einzelmessungen durchgeführt, in denen weitere Fahrzyklen betrachtet werden. Aus den gewonnenen Erkenntnissen folgen Rückschlüsse über Zusammenhänge und Wechselwirkungen der Einflussgrößen untereinander und die Formulierung von Vorgaben für die einzelnen Randbedingungen. Zuletzt ergeben sich Anregungen und Konsequenzen für einen möglichen neuen Prüfzyklus zur Bremspartikelmessung.
Komfort-Feder-Dämpfer: Analysen und Optimierungen hinsichtlich Fahrkomfort und thermischem Verhalten. - XV, 140 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
An den Fahrkomfort werden heute immer höhere Anforderungen gestellt. Diese können mit konventionellen Federungs- und Dämpfungssystemen nur noch auf Kosten der Fahrsicherheit realisiert werden. Daher sind in den letzten Jahren verstärkt amplituden- und frequenzselektive hydraulische Dämpfer in den Fokus der Zulieferindustrie, als auch der Fahrzeughersteller selbst, getreten und systematisch entwickelt worden. Daneben sind gerade in oberen Mittelklasse- und Oberklassefahrzeugen immer mehr geregelte Fahrwerksysteme zu finden, die den auslegungstechnischen Zielkonflikt zwischen Fahrkomfort und -sicherheit deutlich mindern, jedoch nicht aufheben können. Da auch die Verbreitung von Luftfedern zunimmt, bietet sich eine Integration von Federung und Dämpfung in einem Funktionselement an. Dieses auch als Luftfederdämpfer bezeichnete Federbein vereint die Vorzüge einer normalen Luftfeder und weist darüber hinaus, bedingt durch das kompressible Arbeitsmedium Luft, die vorteilhaften Eigenschaften einer Amplituden- und Frequenzselektivität auf. Da dieses System, nach dem aktuellen Stand der Technik, noch nicht zu einer Serienreife im PKW-Segment gebracht wurde, besteht das globale Ziel dieser Arbeit in der Auslegung und Entwicklung eines Komfort-Feder-Dämpfers (Luftfederdämpfer der zweiten Generation) für die zukünftige Mercedes S-Klasse. Hierfür gilt es aktuellen Funktionsdefiziten im Bereich von Dämpfungsanforderungen und thermischen Problemen durch geeignete Lösungsansätze zu begegnen. Das Funktionsprinzip, thermofluiddynamische Modellbildungsansätze und darauf aufbau-ende Sensitivitätsanalysen erarbeitet und zusammengetragen, erfolgt zunächst eine Validierung und Kalibrierung des in Matlab/Simulink implementierten Komponentenmodells auf der Basis eines Vergleichs zwischen Messungen und Simulation. Parametrisierungsdefizite systematisch aufgedeckt und verbessert ist die fundamentale Übereinstimmung zwischen physikalischer Modellvorstellung und Realität nachgewiesen, sodass mit einem ausreichenden Vertrauensniveau weiterführende Arbeitsschritte im Kontext simulativer Vorentwicklungen des Komfort-Feder-Dämpfers geschaffen wurde. Mit Hilfe eines Auslegungsalgorithmus werden funktionswichtige Abhängigkeiten aufgezeigt, welche, zusammen mit konstruktiven bzw. funktionellen Lösungsansätzen zur besseren Regulierung des Wärmehaushaltes, den Anstoß zu einer Neukonstruktion liefern. Dabei werden sowohl das Referenzpotenzial des aktuellen konventionellen Luftfederbeines berücksichtigt, als auch physikalische und fluiddynamische Effekte simulativ erkannt und abstimmungstechnisch kompensiert. Unter dem Hintergrund des Komfortanspruchs, gerade im Kontext des Zielfahrzeuges, erfolgt abschließend eine Bewertung der Neuentwicklung. Diskussionsgrundlage bilden hier die Ergebnisse aus der simulativen Betrachtung des Referenzsystems und des Komfort-Feder-Dämpfers im Kontext eines Viertelfahrzeuges in der Simulationsumgebung AMESim. Schlüsselwörter: Luftfederdämpfer, Modellbildung, Auslegung, Fahrkomfort, Simulation, Komfortbewertung
Entwicklung und Erprobung einer Überlasterkennung eines Claas-Xerion-Fahrzeuggetriebes. - X, 60 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Großtraktoren wie der CLAAS Xerion können aus wirtschaftlichen und gewichtstechnischen Gründen nicht dauerfest dimensioniert werden. Um die Gefahr einer verkürzten Lebensdauer durch Getriebeschädigungen aus Überlastsituationen zu verringern, wird ein Berechnungs- und Auswertungsprogramm für das Getriebeausgangsdrehmoment beschrieben. Diese elektronische Überlastsicherung bewertet und analysiert permanent den Fahrzustand der Maschine. Die Analyse wird mit einer akkumulierten, bezogenen Momentanwertzählung durchgeführt und die daraus resultierenden Klassierergebnisse mit zwei Auswertungsmethoden untersucht. Sowohl der Berechnungsablauf als auch die beiden Auswertungsmethoden werden in Funktionserprobungen validiert und die Ergebnisse ausführlich dargestellt. Abschließend wird eine Auswertungsmethode als Vorzugslösung empfohlen und die erforderlichen Schritte für eine erfolgreiche Serieneinführung des Programms erläutert.
Betrachtungen des Reibschichtverhaltens von Radbremsen bezüglich des Einflusses von Nässe und lokaler Steifigkeitsunterschiede. - VIII, 83 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Die Arbeit befasst sich mit dem Verhalten von Radbremsen bezüglich des Einflusses von Nässe und lokalen Steifigkeitsunterschieden. Dazu wurden bestehende Verfahren adaptiert und neue heraus gearbeitet. Die Untersuchungen der Steifigkeiten wurden mit NAO- und ECE-Belägen durchgeführt. Als Grundlage der Versuche dient die ISO 6310. Diese globale Kompressionsmethode wurde an die lokale Messung und an den vorhandenen Prüfstand angepasst. Mit den Ergebnissen werden Aussagen vorangegangener Arbeiten überprüft und weiter Schlussfolgerungen mit den weiteren Versuchen dieser Arbeit gezogen. Der verwendete NAO-Belag wurde bei weiteren Messungen eingesetzt, um vergleichbare Ergebnisse zu schaffen. Die Untersuchungen der Reibschicht unterteilen sich in lokale und globale in-situ Betrachtungen durch eine Borosilicatglasscheibe. Die lokale Betrachtung untersucht 9 Messpunkte auf dem Belag auf Sinterpatches, weiße Plateaus und Partikel und erfasst deren Verlauf über verschiedene Bremsszenarios. Diese sind Instopbremsungen, Verzögerungsbremsungen und Schleppbremsungen. Die globale Betrachtung teilt sich in zwei Unterbereiche auf, die der trocken und die der nassen Bremsungen. Dabei werden bei den trockenen Bremsungen die gleichen Parameter ausgewertet, welche auch bei der lokalen Betrachtung analysiert werden. Die Untersuchungen bei Nässe befassen sich vor allem mit den Phasen der Wasserverteilung und des Abtrocknungsprozesses und dienen als Grundlage für weitere Untersuchungen in diesem Bereich.
Messtechnische Erfassung sowie modellhafte und simulative Beschreibung der Pedal- und Bremscharakteristik von Pkw-Bremsanlagen. - XI, 88 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Im Zeitalter von Elektro- und Hybridfahrzeugen ist das Pedal- und Bremsgefühl entkoppelter Bremssysteme von großer Bedeutung. Der Anspruch in der Bremsenentwicklung liegt darin, dass dem Mensch als Fahrzeugführer ein authentisches Gefühl beim Bremsvorgang gegeben werden soll, um Sicherheit, Komfort, aber auch Wiedererkennungswert zu gewährleisten. In dieser Arbeit steht zum Einen die Erfassung und modellhafte Beschreibung der typischen Bremscharakteristik einer Fahrzeugklasse im Mittelpunkt und zum Anderen die Analyse vorhandener Konzepte eines Pedalgefühlsimulators, die simulativ geprüft und optimiert werden. Die Grundidee ist dabei, bestimmte Bremscharakteristika später in einer entkoppelten Bremsanlage realisieren zu können.
Entwicklung einer regelbaren Wasserpumpe als Teil einer Triopumpe für PkW-Anwendungen. - VIII, 88 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
In der vorliegenden Arbeit wird eine regelbare Wasserpumpe als Teil einer Triopumpe im Rahmen der Vorentwicklung konstruiert. Die Triopumpe ist besonders durch das Zusammenführen der Schmieröl , Vakuum und Wasserpumpe in einem Modul mit den beiden gemeinsamen Bauteilen Gehäuse und Welle gekennzeichnet. Als eine weitere Eigenart der Triopumpe ist dessen Positionierung in der Ölwanne zu nennen. Zur konzeptionellen Vorbetrachtung werden verschiedene Möglichkeiten zur Führung und Abdichtung des hydraulischen Verstellmechanismus gegenübergestellt und bewertet. Ein besonderer Stellenwert wird hierbei der Abdichtung der Medien Öl und Kühlmittel zugeordnet. Unter Betrachtung verschiedener Varianten wird die ausgewählte Lösung bis ins Detail konstruktiv ausgestaltet. In diesem Rahmen werden die hierzu benötigten Berechnungen inklusive der überschlägigen Wellendimensionierung durchgeführt. Zur zwischen der Öl und Wasserpumpe angeordneten Leckagepumpe folgen deren konstruktive Umsetzung und Betrachtungen zur Werkstoffauswahl. Abschließend wird ein strukturmechanischer Festigkeitsnachweis der Pumpenwelle mittels FEM durchgeführt.