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Hydraulik und Elektromechanik werden eins – wie ist das möglich?

Hydraulik und Elektromechanik werden eins – wie ist das möglich?
Elektrohydrostatischer Antrieb Moog

Bild: Courtesy of SMS group GmbH

Vor dieser Frage stehen Konstrukteure im Maschinen- und Anlagenbau, wenn es um die auszuwählende Antriebstechnologie geht. Dass eine hybride Lösung als rentable Option viele Vorteile bieten kann, zeigt das Konzept des elektrohydrostatischen Aktuators. Das Unternehmen Moog setzt dies gemeinsam mit Maschinenherstellern um. Betreiber profitieren davon durch System- und Kostenvorteile.
Konstrukteure stehen vor der Herausforderung, neue Maschinen und Anlagen zu entwickeln, die ein deutliches Plus an Energieeffizienz, Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit bieten. Doch wie kann es gelingen, eine Maschine so zu konstruieren, dass sie in allen Bereichen das Optimum leistet? Ein großes Potenzial liegt in der verwendeten Antriebstechnik. Je nach Leistungsklasse ist diese in der Regel elektrohydraulisch oder elektromechanisch ausgeführt. Beide Technologien bieten system­bedingte Vor- und Nachteile. Welches Konzept eignet sich für die jeweilige Anwendung am besten? Kommt eine Hybridlösung in Frage? Der elektrohydrostatische Aktuator bildet die Symbiose ­beider Technologien. Als kompakter Hybrid vereint er die Vorteile beider Seiten und umgeht gleichzeitig ihre Nachteile. Dies sorgt später im laufenden Betrieb der Maschine für mehr Energieeffizienz und Produktivität und spart zudem Betriebskosten ein.

Elektrohydrostatischer Antrieb Moog

Bild: Courtesy of SMS group GmbH

Das Beste aus zwei Welten in einer Baugruppe

Das elektrohydrostatische Antriebssystem (EAS) verbindet hydraulische und elektrische Konstruktionselemente zu einem in sich geschlossenen System. Dazu zählen ein Frequenzumrichter, ein Servomotor, eine Radialkolbenpumpe, ein Hydraulikzylinder und Sensorik für die Achsregelung. Der Pumpenantrieb ist drehzahlgeregelt und für den Vier-Quadranten-Betrieb ausgelegt. Alle Komponenten sind in der Regel in die Aktuatorbaugruppe integriert. Damit ist das EAS vollständig autonom. Das System benötigt lediglich eine Stromquelle. Im Gegensatz zu einem elektrohydraulischen Aktuator kommt das EAS ohne Hydraulikleitungen aus, was die Kosten erheblich senkt, die Zuverlässigkeit steigert und das Risiko für Umweltbelastungen drastisch minimiert. Zudem benötigt es weder Spindel- oder andere mechanische Getriebe – was ihn vom elektromechanischen Antrieb unterscheidet. Im EAS arbeitet zwischen Elektromotor und Hydraulikzylinder ein hydrostatisches Getriebe. Der Antriebsmotor dreht sich nur, wenn am Abtrieb eine Bewegung gefordert ist.
Das EAS-Designkonzept verbindet das Beste aus beiden Welten: die Vorteile des Hydraulikzylinders bei der Kraftübertragung, den Kosten und der Robustheit mit den energetischen Vorteilen des elektromechanischen Antriebs mit der typischen Eigenschaft, „Power on Demand“. Damit folgt der elektrohydrostatische Antrieb dem aktuellen Trend, bei der Maschinenkonstruktion besonderes Augenmerk auf Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit zu richten. Auch muss das verwendete Hydrauliköl aufgrund des hohen Wirkungs­grades und den damit verbundenen geringen Verlusten nur wenig Wärme aufnehmen. Es erreicht in der Regel nur etwa 40 bis 60 °C Betriebstemperatur. In Abhängigkeit von den Einsatzbedingungen und dem Lastprofil kommt das EAS entweder mit einer Konvektionskühlung des hydrostatischen Getriebes aus oder erfordert einen Kühlkreislauf kleiner Leistung. Die platz- und energieraubende Kühlung klassischer hydraulischer Aggregate kann entfallen. Ein weiterer Vorteil: Die Ölalterung wird auf ein Minimum beschränkt aufgrund des Sauerstoffabschlusses, des wesentlich reduzierten Wärmeeintrags und den nicht vorhandenen Scherbelastungen im Ventil.

Quelle: Moog

Button zum Artikel im E-PaperWie die Hydraulik und die Elektromechanik eins werden können Sie ausführlich der O+P Fluidtechnik #06/2017 nachlesen.

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