MARHAS. Modellbasierter Ansatz zur Auslegung und Restlebensdauerabschätzung von Hubwindensystemen (am Beispiel der Ausleger eines Schaufelradbaggers). Schlussbericht für den Zeitraum: 01.06.2005

MARHAS. Modellbasierter Ansatz zur Auslegung und Restlebensdauerabschätzung von Hubwindensystemen (am Beispiel der Ausleger eines Schaufelradbaggers). Schlussbericht für den Zeitraum: 01.06.2005 - 31.05.2007

Abstract

Im Rahmen des Projektes 'MARHAS - Modellbasierter Ansatz zur Auslegung und Restlebensdauerabschätzung von Hubwindensystemen' wurde für den Antriebsstrang der Hubwinde zum Heben und Senken des Schaufelradauslegers des Schaufelradbaggers 293 der Firma RWE Power ein Simulationsmodell in der Simulationssoftware ITI-Sim 3.3 entwickelt, mit dessen Hilfe eine genauere und detaillierte Abschätzung der Restlebensdauer der verschiedenen Bauteile des Hubwindenantriebstranges des Baggers möglich ist. Hervorzuheben sind neue Erkenntnisse bzgl. der Drehmomentbelastung des Antriebstranges der Hubwinde. So führen vor allem kurze Absenkvorgänge des Schaufelrades zu erheblichen Belastungen aller Bauteile des Strangs. Das Drehmoment wird auf unterschiedlichen Niveaus beim Schließen der Bremsen eingefroren, da an jeder der vier Betriebsbremsen unterschiedliche Reibverhältnisse vorherrschen. Es nimmt zumindest kurzzeitig Werte unter 0 kNm an. Der gesamte Antriebsstrang wird vollständig tordiert und jedes im Strang vorhandene Spiel wird geöffnet und geschlossen. Beide Umstände tragen dazu bei, dass eine Abschätzung der durch die Bauteile des Antriebstranges bei Betrieb der Hubwinde zu ertragende Belastung nicht aufgrund einfacher Prozessgrößen wie z.B. der Einschalthäufigkeit abschätzbar ist. Mit Hilfe des ITI-Sim Simulationsmodells kann die Belastung des Antriebstranges bauteilspezifisch nachgebildet werden. Mit FEM wurden Analysen des Hubwindenantriebstranges zur Bestimmung der im Antriebstrang vorhandenen Bauteile Wöhlerlinien durchgeführt. Die Belastung des Modells erfolgte unter Verwendung von materialabhängigen Drehmomentkollektiven, die aus den Messdaten der einjährigen Betriebsmessung berechnet wurden. In Abhängigkeit des durch den Bagger geförderten Materials wurde das gemessene Drehmoment zu repräsentativen Rainflowkollektiven verrechnet. Die Belastungen, die durch die Kollektive aufgebracht werden, entsprechen denen eines einstündigen Förderbetriebes. Für zukünftige Förderaufgaben kann so bei bekanntem zu fördernden Material und der zugehörigen Förderdauer die Belastung des Antriebstranges und die Alterung der Komponenten zusammengestellt werden.