SSchwenk-Dyn – Antriebssimula­tion Schwenkwerke

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Schwenkantriebe bestehen aus hochübersetzenden, mehrstufigen Zahnradgetrieben und elektrischen Antriebsmaschinen. Sie realisieren die azimutale Bewegung von fördertechnischen Großgeräten, Windenergieanlagen oder Baumaschinen. Charakteristisch für Schwenkantriebe ist das Einsatzszenario mit wiederholter Drehrichtungsumkehr. Bei jedem Umsteuern der Motoren muss das Zahnflankenspiel aller Getriebestufen durchquert werden, was oftmals mehrere Motorumdrehungen in Anspruch nimmt. Entsprechend groß sind die Belastungen im Antriebsstrang während und nach dem Zahnflankenaufprall. Die Beherrschung der Antriebsdynamik der überaus elastischen Antriebsstränge stellt eine Herausforderung für Auslegung und Betrieb der Anlagen dar.

Um ein vertieftes Systemverständnis zu erlangen und das Potenzial von aktiven (regelungstechnischen) und passiven (konstruktiven) Optimierungsmaßnahmen bewerten zu können, erfolgt der Aufbau eines Gesamtsystemmodells. Grundlage bildet die Abbildung des mechanischen Antriebsstranges als vollelastisches MKS-Modell. Im Sinne einer Gesamtsystembetrachtung bleibt der Fokus nicht darauf beschränkt. Durch die Modellierung der Antriebsregelung, der Sensorik und der elektrischen Antriebsmaschine, sowie der abtriebsseitigen elastischen Tragstrukturen wird die Aussagekraft des Simulationsmodells gesteigert. Begleitend zur Modellierung erfolgt die Aufzeichnung von Betriebsmessdaten an einer Beispielanlage. Eine Gegenüberstellung von Messergebnissen und Lastfallsimulationen dient der Modellvalidierung.

Durch die Kenntnis des Anlagenverhaltens können regelungstechnische Ansätze zur aktiven Reduktion der dynamischen Lasten erarbeitet und modellbasiert getestet werden. Im Detail werden Verfahren zur aktiven Dämpfung von Drehschwingungen vorgestellt und zur Minimierung der Maximallasten durch eine optimierte Durchquerung des Getriebespiels. Die Forschungsergebnisse werden im Rahmen des Schlussberichtes zum IGF-Vorhaben 20434 BR veröffentlicht.