Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Reduzierung von Verlusten um bereits wenige Zehntelprozentpunkte des Gesamtantriebs kann in Summe zu einer enormen Einsparung von eingesetzter Energie f\u00fchren.
\nGesamtprojektziel ist die Optimierung der Verluste von Musterriemen um 0,5% bezogen auf die Voll-lastkapazit\u00e4t. \u00dcber die Anzahl an installierten Riemen lassen sich mit wirkungsgradoptimierten Antrie-ben enorme Energiemengen einsparen.
\nTeilprojektziele auf dem Weg sind:
\n–\tDie Entwicklung von Keilriemen mit geringen inneren Verlusten
\n–\tDurch geeignete Zusatzelemente den Teillastwirkungsgrad zu erh\u00f6hen
\n–\tAnwendern mit Energierechnern zur verlustarmen Riemenantriebsauslegung zu verhelfen<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt ist in vier Arbeitspakete aufgeteilt. Im ersten Paket \u0084Material\u0093 sollen die aktuell verwende-ten Materialien hinsichtlich ihrer dynamischen Eigenschaften charakterisiert werden. Unter Laborbedin-gungen soll f\u00fcr jedes Material ein Kennfeld erstellt werden. Darauf aufbauend erfolgt die Entwicklung verlustoptimierter Halbzeuge.
\nDas Arbeitspaket \u0084Wirkmechanismen\u0093 behandelt das Verst\u00e4ndnis der grundlegenden Wirkzusammen-h\u00e4nge im Riementrieb und die Wechselwirkung der Einflussgr\u00f6\u00dfen untereinander. Weiterhin sollen nu-merische und analytische Rechenmethoden entwickelt werden, um die Verluste einer beliebigen An-triebskonfiguration zu berechnen. Weiterhin soll in diesem Teil der Einsatz innovativer Spannsysteme eruiert werden, da gerade im Teillastbereich ein hoher Verlust aufgrund der Vorspannkraft vermutet wird.
\nIn dem Arbeitspaket \u0084Versuch\u0093 werden gem\u00e4\u00df den Vorgaben aus dem Teilprojekt \u0084Wirkmechanismen\u0093 Verlust- und Temperaturmessungen auf einem dynamischen Pr\u00fcfstand durchgef\u00fchrt. Ebenfalls soll nachgepr\u00fcft werden, ob die verlustoptimierten Riemen die geforderten Randbedingungen erf\u00fcllen.
\nIm letzten Teilprojekt \u0084Energierechner\u0093 sollen Berechnungsalgorithmen entwickelt werden, die eine Vorhersage der Verluste des Gesamtantriebs erm\u00f6glicht. \u00dcber die Integration in einen Produktkonfigu-rator wird es dem Anwender direkt erm\u00f6glicht das Antriebslayout hinsichtlich der Effizienz zu bewerten.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Auf Basis der erkannten Material- und Wirkzusammenh\u00e4nge werden bei Optibelt nun die Keilriemen auch hinsichtlich Wirkungsgradoptimierung entwickelt.
\nAls erster in dieser Reihe wurde ein flankenoffener Hochleistungskeilriemen in den Markt gebracht, der zum Vorg\u00e4nger einen 0,7% h\u00f6heren Maximalwirkungsgrad hat.
\nAls n\u00e4chstes wurde dieses Jahr ein ummantelter Hochleistungskeilriemen in den Markt mit 0,8% h\u00f6he-rem Maximalwirkungsgrad \u0096 zum Vorg\u00e4nger\u0096 eingef\u00fchrt.
\nErste Funktionsmuster eines neuen ummantelten Optibelt-Basis-Keilriemens zeigen einen 0,8% h\u00f6he-ren Maximalwirkungsgrad als die Serienriemen.
\nBei entsprechendem Markterfolg werden ca. 10 Mio. solcher wirkungsgradoptimierten Keilriemen 0,8% x 4 kW konservativ angesetzter Nennleistung x 5.000 h konservativ angesetzter Laufzeit
\n= 1,6 TWh oder 0,3% vom 2021er Nettostromverbrauch in Deutschland einsparen.
\nDas ist konservativ f\u00fcr ein Minimal-Getriebe mit zwei Scheiben angesetzt. Bei einer Vielzahl der Keil-riemengetriebe gibt es drei und mehr Scheiben, damit h\u00f6here Verluste und somit h\u00f6here Einsparungen.
\nDie Wirkzusammenh\u00e4nge beim Durchlaufen der Riemenscheibe sind in analytischer Form beschrieben worden. Dies ist allerdings nicht ausreichend um alle Einfl\u00fcsse hinreichend genau abzubilden. Die durchgef\u00fchrten numerischen Berechnungen zeigten in erster N\u00e4herung gute \u00dcbereinstimmungen hin-sichtlich der qualitativen Verlustleistungskurve. Jedoch konnten auch hier im Projektverlauf nicht alle Effekte hinreichend genau abgebildet werden, sodass weiterhin quantitative Differenzen zwischen Mess- und berechnetem Wert auftreten.
\nEs ist ein mathematischer Rechenweg entwickelt worden, der sich auf die Daten der dynamischen Ver-suche st\u00fctzt. Mit Anwendung dieses Energierechners k\u00f6nnen die Verlustleistungen in beliebigen Be-triebspunkten approximiert werden. Dem Anwender wird erm\u00f6glicht eine erste Absch\u00e4tzung des ent-worfenen Antriebslayouts hinsichtlich des Wirkungsgrads zu treffen. Zus\u00e4tzlich wird der Einfluss von Parametern des Antriebes direkt aufgezeigt und der Anwender hinsichtlich einer verlustarmen Ausle-gung sensibilisiert, was enorme Einsparpotenziale mit sich bringt.
\nVerbindet man die Einspareffekte von verlustarmen Keilriemen und dem direkten Visualisieren m\u00f6gli-cher Einsparungen des Energierechners entsteht ein Multiplikatoreffekt hinsichtlich der Einsparung von Energie und somit CO2.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Der Energierechner soll in die Optibelt CAP Software integriert werden. Mit dieser Software werden An-triebe von der Anwendungstechnik und Riemennutzern ausgelegt. Mit der Verkn\u00fcpfung der Antriebs-auslegung kann direkt eine Berechnung der Verluste des erstellten Antriebslayouts erfolgen. Die CAP Software ist kostenlos und somit einem breiten Publikum von Anwendern verf\u00fcgbar.
\nDer Projektablauf, sowie die Ergebnisse, sind auf Fachtagungen, bspw. des VDI, vorgestellt und disku-tiert worden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Generell ist das vorliegende Forschungsvorhaben als positiv zu bewerten. Denn aus diesem Projekt sind konstruktiv und mischungsseitig optimierte Keilriemen entstanden, denen eine minimierte Verlust-leistung nachgewiesen worden ist.
\nWeiterhin ist die versuchsbasierte Grundlage zur Berechnung von Verlusten in Form eines Energier-echners erstellt worden. Damit werden Anwender von Riemenantrieben bereits bei der Auslegung hin-sichtlich eines effizienten Layouts sensibilisiert.
\nMit dem Betrachten des Materialverhaltens konnte eine Vielzahl an Zusammenh\u00e4ngen herausgepr\u00fcft werden. Daraus konnte ein numerisches Modell entwickelt werden, mit welchem sich tendenziell Ver-lustleistungen berechnen lassen, sodass die Einfl\u00fcsse der \u00c4nderung bestimmter Parameter direkt auf-gezeigt werden k\u00f6nnen. Allerdings bedarf es einer Einbindung weiterer Einflussgr\u00f6\u00dfen, um auch eine quantitative Voraussage zu treffen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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