Baumaschinen | Bauteile für Bagger, Kipper & Radlader
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Moderne Bagger, Kipper und Radlader setzen neue Maßstäbe durch präzise Sensorik, optimierte Hydrauliksysteme und energieeffiziente Antriebe. Fortschritte in der Automatisierung ermöglichen teilautonome Arbeitsprozesse, während robuste Telematiklösungen die Maschinenintegration in digitale Baustellen-Umgebungen verbessern. Dieser Artikel beleuchtet, wie technische Innovationen die Leistung, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit von Baumaschinen steigern.
Inhalt
- Elektrohubzylinder mit smarter Steuerung
- Zylinderrollenlager für schwere Industriegetriebe und Baumaschinen
- Dynamischer Neigungssensor mit einzigartiger Winkelstabilität
- Federkupplung in Muldenkipper im jahrzehntelangen Einsatz
- Intuitive Maschinen-Bedienung mit Kraftrückkopplung
- 4,7 Tonnen schweres Gelenklager für Schneidkopfbagger
- Einbaufertige Schwenktriebe in besonders flacher Bauweise
- Federkupplungen für Straßenbaumaschinen
- Federkupplungen zur optimalen Gewichtsverteilung im Traktor
- Energiekette reduziert Wartungsintervalle von Baumaschine und Kran
- Heavy-Duty-Gleitlager für Lastaufnahmen bis 200 MPa
- Module mit funktionaler Sicherheit für hydrostatische Fahrantriebe
Elektrohubzylinder mit smarter Steuerung
11.09.2024 | Elektrohubzylinder ersetzen zunehmend pneumatische und hydraulische Systeme in Arbeitsmaschinen. Sie sind auch unter härtesten Einsatzbedingungen leistungsstark und sparen dabei Zeit und Geld. Mit seinem umfangreichen Sortiment an Elektrohubzylindern deckt Rodriguez nahezu alle Leistungsklassen ab.
Zylinderrollenlager für schwere Industriegetriebe und Baumaschinen
16.04.2024 | Schaeffler stellt seine neuen Zylinderrollenlager Baureihe NJ23-ILR für Baumaschinen und schwere Industriegetriebe vor. Die Wälzlager sind kompakt gebaut und mit dem Hochleistungs-Mpax-Käfig ausgestattet, der ihnen eine sehr hohe dynamische Tragfähigkeit verleiht. Hinsichtlich des Basislagertyps NJ23 konnte die Tragzahl um durchschnittlich 24 % erhöht werden. Dabei verdoppelt sich die Lebensdauer.
Dynamischer Neigungssensor mit einzigartiger Winkelstabilität
14.12.2022 | Beim Löffel eines Radladers gelingt es nur schwer, ihn waagrecht zu steuern, während die Maschine beschleunigt, bremst oder über einen Schotterweg fährt. Weder die Libelle der Wasserwaage noch ein statischer Neigungssensor zeigen hier einen Wert mit der erforderlichen Genauigkeit an. Anders der neue Neigungssensor IMU F99 von Pepperl+Fuchs:
Federkupplung in Muldenkipper im jahrzehntelangen Einsatz
Die Federkupplungen von TCP haben eine spezielle Torsionselastizität. Damit eignen sie sich für Anwendungen mit modernen Dieselmotoren, wie sie in Mobilen Arbeitsmaschinen wie Landmaschinen, Baumaschinen, Maschinenbau, Schiffsbau und Bergbau zu finden sind. Jetzt hat TCP eine kundenspezifische Kupplung für einen der weltweit größten Muldenkipper entwickelt. Die Federkupplung hat eine äußerst hohe Lebensdauer.
4,7 Tonnen schweres Gelenklager für Schneidkopfbagger
09.09.2019 | Schaeffler hat das in seiner Firmengeschichte bisher größte Gelenklager gefertigt. Das Speziallager hat einen Außendurchmesser von 1900 mm, einen Bohrungsdurchmesser von 1500 mm und eine Höhe von 600 mm. Das Gewicht beträgt knapp 4,7 t. Eingesetzt wird das Lager in einem Schneidkopfbagger, der von Royal IHC ausgelegt und gebaut wurde.
Einbaufertige Schwenktriebe in besonders flacher Bauweise
18.06.2019 | Rodriguez bietet Schwenktrieben als einbaufertige Baugruppen mit Gehäuse und Abdichtung sowie optional elektrischem oder hydraulischem Antrieb. Anwender profitieren so von einem geringen Montage- und Wartungsaufwand. Die Schwenktriebe in drei Baugrößen lassen sich individuell an spezielle Kundenanforderungen anpassen und sind sofort ab Lager verfügbar.
Bei den einbaufertigen Lösungen sind Gehäuse, Kugeldrehverbindung und Antriebsschnecken perfekt aufeinander abgestimmt. Die Schwenktriebe gewährleisten eine optimale Übertragung von Kräften und hohen Drehmomenten in einer geschlossenen Einheit mit langer Lebensdauer und hoher Zuverlässigkeit. Sie sind in gängigen Standardabmessungen und vielen Motoranschlüssen erhältlich und lassen sich einfach in bestehende Anwendungen integrieren.
Die kompakten Schwenktriebe sind besonders flach, unterstützen hohe Drehmomente und lassen sich auch in performancekritischen Einsatzbereichen sowie Heavy-Duty-Anwendungen nutzen. Zum Einsatz kommen sie u. a. in Hubarbeitsbühnen, kommunalen Mähfahrzeugen und kleineren Schiffskranen. Eine Anwendung ist beispielsweise ein Hafenmobilkran in Russland einsetzt. Weil der Schwenktrieb hier tiefen Temperaturen ausgeetzt ist, wurde er mit einem besonderen Ringmaterial ausgestattet.
Gehäuselager Tausch spart erhebliche TCO
Zu den modular aufgebauten Schwenktrieben sind passende Bremsen und Sensoren zur Positionsrückmeldung lieferbar. Auf Wunsch passt sie der Hersteller an kundenspezifische Anwendungen an: U. a. lassen sich die Komponenten verstärken, die Antriebe modifizieren oder mit zusätzlicher Messtechnik ausrüsten. Die individuellen Schwenktriebe sind bereits ab kleinen Stückzahlen erhältlich.
Intuitive Maschinen-Bedienung mit Kraftrückkopplung
26.03.2019 | FSG Fernsteuergeräte präsentiert einen Querschnitt ihrer robusten Sensoren und Bediengeräte für den Einsatz in Baumaschinen. Zu den Neuheiten zählen Force-Feedback-Funktionen für Joysticks und Fußpedalgeber, die dem Maschinenbediener eine taktile Rückmeldung verschaffen.
Die Kraftrückkopplung lässt sich für klassische Parameter wie Kraft, Weg, Winkel oder Verstellgeschwindigkeit ebenso nutzen wie theoretisch zur Darstellung von Rüttel- oder Schockeffekten. Damit eignet sich die Technologie prinzipiell für alle Einsatzbereiche, die eine intuitive Bedienung erfordern.
Typische Beispiele sind Lenkungen von Kranen, die Schaufel-Bedienung bei Baggern und Radladern oder das Heben und Senken von Lasten im Transportbereich – sowie mit Kraftrückmeldung ausgerüstete Pedale, um unterschiedliche Betätigungskräfte darzustellen und damit ein realistisches Bediengefühl vermitteln zu können.
Mit geringem Aufwand lassen sich Rückmeldefunktionen realisieren, bei denen die wahrnehmbare Gegenkraft in Abhängigkeit von der Anwendung variiert. Komplexere Systeme zur dynamischen Rückmeldung setzen die Werte von z. B. Drehgebern oder anderen Sensoren zur Laufzeit in eine taktil erfahrbare Gegenkraft um. Für die bedarfsgerechte Parametrierung des Force-Feedback-Systems kann der Hersteller auf sein breites Spektrum an Weg- und Winkelaufnehmern sowie Neigungssensoren zugreifen.
Als Bedieneinheiten stehen die robusten, ergonomischen Joysticks der Baureihe ST als Ein- oder Zweiachsgeber mit unterschiedlichen Hebelauslenkungen, Bauformen und Bestückungsvarianten sowie Fußpedale der Serie FS zur Verfügung. Joysticks und Pedale sind mit verschleißfreien magnetischen oder induktiven Messsystemen ausgestattet und für sicherheitsrelevante Anwendungen gemäß IEC 61508 SIL bzw. ISO 13849 PL auch mit redundant ausgelegten Elektroniken lieferbar.
Federkupplungen für Straßenbaumaschinen
27.02.2019 | Für einen Hersteller von Motorgradern für den Straßenbau hat Torsion Control Products (TCP) eine kundenspezifische Kupplung entwickelt. Mit ihrer speziellen Torsionscharakteristik dämpfen die langlebigen und robusten Kupplungen die Antriebsstrangschwingungen und bleiben selbst unter rauesten Einsatzbedingungen betriebsfähig.
Motorgrader sind schwere Geräte, die zur Wegeunterhaltung und im Straßenbau eingesetzt werden. „Unangenehm und nicht akzeptabel“ sind Worte, die ein Hersteller von Baumaschinen nicht unbedingt hören wollte, als er dabei war, einen neuen Motorgrader auf den Markt zu bringen. Nach der Werkzeugbestückung und abschließenden Prüfung vor der Freigabe zur Produktion mussten die Betreiber feststellen, dass der Motorgrader im Normalbetrieb Resonanzerscheinungen zeigte, die ihn unverkäuflich machten.
Da die Kupplungen des bisherigen Lieferanten die Bedürfnisse des Baumaschinenherstellers nicht erfüllen konnten, schickte er acht seiner Ingenieure zu TCP. Das dortige Team ermittelte das gesamte Anforderungsprofil und empfhal daraufhin eine Lösung. Es entstand eine komplett neue Federkupplung, die an das an den Motor angeflanschte Getriebe angepasst wurde. In nur vier Wochen entstand der erste Prototyp. Die neue Kupplung ging sechs Wochen nach der ersten Besprechung in Serie. Dank der schnellen Bearbeitung des Projekts konnte der neue Motorgrader noch rechtzeitig in Produktion gehen.
Federkupplungen zur optimalen Gewichtsverteilung im Traktor
09.11.2018 | Für einen Traktorenhersteller hat Torsion Control Products (TCP) eine kundenspezifische Kupplung entwickelt. Dank ihrer speziellen Torsionscharakteristik eignen sich die verwendeten Federkupplungen besonders für moderne Dieselmotoren, die geringe Emissionswerte erzielen, eine hohe Leistungsdichte aufweisen und hohe Drehmomente bei geringen Drehzahlen liefern.
In der hier beschriebenen Anwendung konnten dank einer ausgeklügelten Konstruktion Wellenlagerung und Kupplung in nur einer Baugruppe vereint werden.
Bei der Entwicklung eines neuen Traktors bestand eine wichtige Änderung der Konstruktion darin, das Getriebe nicht mehr direkt am Motor zu montieren. Vielmehr sollte es zur besseren Gewichtsverteilung in einem gewissen Abstand davon positioniert werden. Die getrennte Aufstellung von Motor und Getriebe erforderte eine Gelenkwelle, die den Abstand überbrückt und das Drehmoment überträgt. Daher benötigte der Kunde eine Kupplung, die Kupplung nicht nur das Antriebssystem hinsichtlich der Drehschwingungen abstimmt, sondern auch noch die Gelenkwelle unterstützt.
Das Ergebnis ist eine kundenspezifische Kupplungskonfiguration, die Wellenlagerung und Kupplung in einer Baugruppe vereint. Sie benötigt keine zusätzliche Ablagerung der Gelenkwelle und baut kurz, so dass die Beugungswinkel der Gelenkwelle reduziert werden konnten.
Die Federkupplungen des Herstellers dämpfen Torsionsschwingungen, entkoppeln Schwingungssysteme, bieten Schutz gegen Laststöße und Überlastung, vermindern Geräusche und gewährleisten eine erhöhte Lager-, Getriebe- und Systemlebensdauer. Die Ganzstahlbauweise der Kupplungen sorgt für eine lange Lebensdauer und spart Platz. Über die gesamte Lebensdauer bleiben die Leistungseigenschaften der Kupplung konstant. Umgebungstemperaturen haben praktisch keine Auswirkung auf Leistung oder Langlebigkeit der Kupplungen.
Mit Hilfe des „Smart Damping“-Systems sind die Federkupplungen einstellbar und können auf das jeweilige Antriebssystem optimal abgestimmt werden. Die Serie deckt einen Drehmomentbereich von 27 bis 27.000 Nm ab.
Energiekette reduziert Wartungsintervalle von Baumaschine und Kran
01.10.2018 | Mit der neuen E2 Bügelkette von Igus gibt es jetzt auch für knapp bemessene Bauräume an Stützfüßen eine Energie- und Medienführung in einem System. Stabil, platzsparend sowie leicht montierbar führt die E-Kette neben Strom- und Steuerleitungen auch zwei Hydraulikschläuche. Die E2 Bügelkette spart im Sondermaschinenbau Wartung und senkt Stillstandzeiten deutlich.
Stützfüße an vielen Baumaschinen, etwa an Betonpumpen oder Mobilkranen, sind durch große Variantenvielfalt geprägt – nicht zuletzt bei den Komponenten. Die sichere Führung von Hydraulikschläuchen ist dabei von entscheidender Bedeutung, denn sie sollen die Maschinen selbst bei hoher mechanischer Beanspruchung und starker Witterung dauerhaft und zuverlässig versorgen. Die E2 Bügelkette schützt hier nicht nur die innenliegenden Leitungen, sondern verhindert auch die Torsion sowie ein Abknicken der Schläuche durch den vordefinierten Mindestbiegeradius.
Bewährte Technik für schwere Baumaschinen
Schon seit Langem setzt der Motion Plastics Spazialist auf das Prinzip der Bügelkette, wenn es darum geht, mehr Innenraum für die Führung von Schläuchen zu schaffen. Seit der Serie E2/000 und den Systemen E4.1 und E4.1L erlauben es Bügel, anstelle normaler Öffnungsstege, mit hoher Haltekraft zusätzlich Schläuche mit größeren Durchmessern aufzunehmen. So kann die gesamte Energie- und Medienführung in einem System stattfinden. Bei der neuen E2 Bügelkette wurde das Konzept auf die bauraumspezifischen Bedingungen von Stützfüßen an Betonpumpen und Mobilkranen angewandt.
Die ganze Welt der Igus Roboter
Ein einteiliges, besonders solides Bügel-Design und die belastungsstarke Bolzen-Bohrung-Verbindung sorgen für hohe Stabilität, selbst bei großen freitragenden Längen. Die Bügel sind direkt an das Seitenteil gespritzt und bieten so eine optimale Schlauchführung und Stabilität. Es können auch zwei Schläuche sicher übereinander platziert werden. Da Energie und Hydraulik innerhalb einer einzigen Bügelkette geführt werden können, ist der Bauraumbedarf stark reduziert. Die Bügelkette besitzt lediglich eine Außenbreite von 41,2 mm und eine Außenhöhe von 57,5 m. Der vordefinierte Biegeradius beträgt 75 m. Die gesamte erforderliche Einbauhöhe liegt für die Kette bei nur 255 m. Damit lässt sich die E2 Bügelkette in fast jede Anwendung integrieren, etwa enganliegend am Fuß beziehungsweise an der Seitenwand von Stützfüßen, einer Betonpumpe oder eines Mobilkrans.
Schonende Schlauchführung
Weil Hydraulikschläuche, die meist mit äußerst hohem Druck betrieben werden, in dynamischen Anwendungen viel aushalten müssen, sind sie sehr wartungsintensiv. Die E2 Bügelkette begegnet dem gleich zweifach: Bügel und E-Kette bestehen aus tribologisch optimiertem Kunststoff. Dies vermindert den Abrieb und schont die Schläuche. Neben diesem Materialvorteil der Tribo-Polymere ist es auch das spezielle Design, das den Verschleiß auf ein Minimum senkt. Sowohl die Bügel als auch der Innenraum der Kette sind schlauchschonend konzipiert. Abgerundete Konturen sowie breite und glatte Auflageflächen halten Abrieb und Verschleiß der Hydraulikschläuche gering.
Die Segmentierung der Leitungsarten wirkt zudem leitungsschonend. Elektro- und Hydraulikführung werden durch Kammern vollständig abgetrennt. Dies folgt dem Grundsatz, dass Leitungen mit stark unterschiedlichen Durchmessern stets getrennt voneinander verlegt werden sollten. Denn während die Bügelkette für Strom- oder Steuerungsleitungen von maximal 5 mm ausgelegt ist, können die Hydraulikschläuche maximal bis 20 mm dick sein. Berücksichtigt wurde dabei die praktische Erfahrung, dass auch eine Platzreserve von 20 % eingeplant werden muss, da sich Hydraulikschläuche bei Druckbeaufschlagung quer und in der Länge ausdehnen. Aufeinander abgestimmt bis in die letzten Details kann die E2 Bügelkette ihren Zweck erfüllen: Wartungsfreiheit.
Heavy-Duty-Gleitlager für Lastaufnahmen bis 200 MPa
08.04.2016 | Schon heute kommen „Iglidur“ Gleitlager beispielsweise in Hubschwingen von Frontladern zum Einsatz. Für noch härtere Anwendungen beispielsweise in der Baumaschinen- oder Agrarbranche, bei denen sehr hohe Kräfte auf Lagerstellen wirken, hat Igus den Heavy Duty-Werkstoff „Iglidur TX1“ im Programm. Dieser bietet eine extrem hohe Druckfestigkeit und eine lange Lebensdauer. Zudem verfügt er über eine hohe Medien- sowie Temperaturbeständigkeit bis kurzzeitig 170 °C.
Um Gewicht zu sparen, werden leichte Komponenten benötigt, die gleichzeitig sehr robust sind. Diese Anforderungen erfüllt der Gleitlagerwerkstoff Iglidur TX1 – vor allem bei Anwendungen, wo sehr schwere Lasten bewegt werden. „Mit einer statischen Druckfestigkeit von bis zu 200 MPa und einer dynamischen von 140 MPa können wir hier viele Anwendungen in der schwersten Gewichtsklasse bedienen“, erklärt René Achnitz, Leiter des Geschäftsbereichs Iglidur Gleitlager bei Igus.
Dabei ist Iglidur TX1 selbstschmierend und trockenlaufend. Er kann im Einzelfall jedoch auch geschmiert eingesetzt werden, beispielsweise, wenn in Anwendungen des Agrar- oder Baumaschinensektor das Schmierfett als Korrosionsschutz für die Welle eingesetzt wird. Gerade hochbelastete Schwenkbewegungen, bei denen höchste Radiallasten herrschen, sind mit Gleitlagern aus diesem Werkstoff realisierbar.
Iglidur TX1 verbindet sehr gute Verschleiß- und Reibwerte mit einer hohen Formstabilität. „Aufgrund der Langfaserwicklung absorbieren Gleitlager aus Iglidur TX1 selbst starke Stöße und Schläge und bleiben dabei sehr formstabil“, so René Achnitz. Daher können auch Heavy-Duty-Anwendungen mit diesen Gleitlagern als Alternative zu metallischen Lösungen ausgerüstet werden, die stets eine Dauerschmierung verlangen oder bei denen eine Mangelschmierung Wartungs- und Reparaturkosten sowie Produktionsausfälle verursachen kann.
Dadurch, dass die Gleitlager aus Iglidur-Werkstoffen nicht geschmiert werden müssen, kann sich kein Schmutz an den Lagerstellen festsetzen. Da der Werkstoff zudem sehr temperatur-, chemikalien- und feuchtigkeitsbeständig ist, können entsprechende Gleitlager in zahlreichen weiteren Bereichen eingesetzt werden. Die niedrige maximale Wasseraufnahme von unter 0,1 Gewichtsprozent in Kombination mit Seewasserbeständigkeit prädestiniert die Lager beispielsweise auch für maritime Anwendungen – sogar unter Wasser.
Module mit funktionaler Sicherheit für hydrostatische Fahrantriebe
17.02.2016 | Einen deutlich geringeren Aufwand für die Integration und Applikation hydrostatischer Fahrantriebe in Baumaschinen erreichen Fahrzeughersteller mit Funktionsmodulen von Bosch Rexroth. Sie verbinden innovative Funktionen mit bereits nach der Maschinenrichtlinie analysierter und normgerecht ausgelegter Sicherheit. Darüber hinaus haben die Entwickler sämtliche Komponenten und ihre Wechselwirkungen aufeinander untersucht und die Robustheit der Funktionsmodule nochmals verbessert.
Für eine ganze Reihe von Funktionsmodulen wurden die Risikoanalysen der Maschinenrichtlinie bereits normgerecht durchgeführt und daraus die erforderlichen Performance Level b und c nach den für die Anwendung zutreffenden C-Normen ermittelt. Die Standardkonfiguration der Funktionsmodule erfüllt in Hard- und Software diese Performance Level. Darüber hinaus haben die Entwickler auf Basis von FMEA-Betrachtungen die Wirkzusammenhänge im System dargestellt. Anhand von real gemessenen Lastkollektiven in zahlreichen Anwendungen wurden die Systembelastungen ermittelt und die Komponenten darauf abgestimmt.
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Die Ansteuerung der hydrostatischen Fahrantriebe mit den Standard-Sicherheitsfunktionen ist in der Fahrantriebs-Software DRC integriert. Mit einem geringen Engineering-Aufwand können Fahrzeughersteller ihre Radlader oder Telehandler mit diesen Antriebslösungen ausrüsten. So sorgt das Fahrantriebsmodul 2+1 für einen bis zu 20 % geringeren Kraftstoffverbrauch und ein zugkraftunterbrechungsfreies Fahren.
Der bis zu 130 kW starke Dieselmotor treibt über eine Axialkolbenpumpe einen Verstell- und einen Konstantmotor an. Der Fahrbereichswechsel erfolgt automatisch und es können Fahrgeschwindigkeiten bis 40 km/h erreicht werden. Die in dem Steuergerät integrierte Software verhindert dabei Zugkraftunterbrechungen und steigert den Komfort für die Bediener spürbar. Dieses Funktionsmodul eignet sich für Bau- und Landmaschinen zwischen 6 und 16 t Einsatzgewicht und Zugkräfte bis 120 kN.
Auch die Funktion Shift on Fly erfüllt die funktionalen Sicherheitsanforderungen nach DIN EN ISO 13849 und steuert manuelles wie automatisches Schalten. In der Software wurde eine optimierte Schaltstrategie hinterlegt, die ein sicheres Schalten in unterschiedlichen Fahrsituationen ermöglicht. Kurze, synchronisierte Schaltvorgänge erhöhen den Komfort. Zusätzlich stellt sie weitere auf das System abgestimmte Fahr- und Komfortfunktionen bereit. Das Funktionsmodul mit Hydraulikpumpe, Hydromotor, Steuergerät mit Software sowie einem Getriebe bietet eine gesteigerte Effizienz des Gesamtantriebs. Sowohl 2+1 als auch Shift on Fly decken eine große Leistungsvarianz durch vielfältige Kombinationsmöglichkeiten verschiedener Pumpen und Motorengrößen ab.
Darüber hinaus unterstützt Rexroth Hersteller von kompakten Baumaschinen und Radladern mit dem Hydraulic Start-Stop HSS dabei, die Abgas- und Geräuschemissionen zu verringern. Das Funktionsmodul schaltet den Dieselmotor selbsttätig in Stillstandsphasen ab und startet ihn bei Bedarf automatisch mit zuvor gespeicherter hydraulischer Energie. Dabei steht das benötigte Drehmoment sofort zur Verfügung. Die Lösung besteht aus einer Axialkolbenverstellpumpe, einem Ventilblock, einem kompakten Speicher sowie einem Bodas-Steuergerät mit vorprogrammierter Software.
Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Bosch Rexroth, FSG Fernsteuergeräte, Igus, Pepperl+Fuchs, Rodriguez, Schaeffler, Torsion Control Products.
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Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.