Ultraschall Volumenmessung

In hydraulischen Systemen können Volumenströme durch Zahnradsensoren oder Messturbinen gemessen werden. Solche Sensoren werden durchströmt und müssen ins System integriert werden. Die Trägheit der eingebauten Rotoren begrenzt die messbaren Frequenzen und ändert das dynamische Verhalten des Systems. In einer Seminararbeit wurden Ultraschallsensoren für die Volumenstrom messung in Hydrauliksystemen vorgestellt. Solche Sensoren bestimmen die lokalen Volumenströme von außen und erreichen wesentlich höhere Grenzfrequenzen.

Bachelorarbeit:
Zum Vergleich unterschiedlicher Volumenstromsensoren soll im Labor eine Messstrecke aufgebaut werden, die sowohl einen herkömmlichen Sensor als auch das erforderliche Rohrleitungsstück für einen Ultraschallsensor enthält. Die Messstrecke wird über ein Servoventil versorgt, mit dem ein definierter dynamischer Volumenstrom eingeprägt werden kann. Zur Stabilisierung des Drucks wird vor dem Servoventil ein Speicher und nach der Messstrecke eine Kombination aus Speicher und Druckbegrenzungsventil verwendet, entsprechende Drucksensoren werden vorgesehen. Mit diesem Versuchsaufbau sollen Ultraschallsensoren verschiedener Hersteller getestet und mit Referenz messungen verglichen werden.


Betreuerin: Univ.-Prof. ⁱⁿ DIⁱⁿ Dr.ⁱⁿ Gudrun Mikota

E-mail: gudrun.mikota@jku.at

Experimentelle Untersuchung der Auflagerreaktionen druckbelasteter Hydraulikschläuche

Schlauchleitungen werden häufig in komplexen Einbausituationen zwischen nicht fluchtenden Anschlüssen und mit engen Biegeradien verwendet. Es soll eine Prüfmethode entwickelt werden, um die daraus resultierenden Kräfte und Biegemomente an den Fittings in Abhängigkeit von der Einbausituation zu messen.

Betreuer: a.Univ.-Prof. DI Dr. Bernhard Manhartsgruber

E-mail: bernhard.manhartsgruber@jku.at

Charakterisierung des Echtzeitverhaltens eines Laser-Abstandssensors

Im Hydrauliklabor des Instituts wird derzeit ein Prüfstand zur Vermessung des dynamischen Verhaltens von Schlauchleitungen betrieben. Darin befinden sich piezoresistive Sensoren zur Erfassung von Drucksignalen an den Schlauchleitungsenden sowie ein Laser-Triangulationssensor zur Messung der Anregung über eine Kolbenbewegung. Beide Messketten sind hochdynamisch mit Abtastfrequenzen bis 50 kHz und liefern ihre Werte über digitale Schnittstellen. Dabei sind die jeweiligen Signallaufzeiten unbekannt und sollen im Rahmen dieser Bachelorarbeit an einem eigenen Versuchsaufbau bestimmt werden.

Betreuer: a.Univ.-Prof. DI Dr. Bernhard Manhartsgruber

E-mail: bernhard.manhartsgruber@jku.at

Energieeffizienter Gelenksantrieb

Gelenksantriebe in Bau-, Land- und Forstmaschinen werden durch Hydraulikzylinder verstellt, die über Proportionalventile gesteuert werden. Diese Ventile befinden sich direkt im Leistungszweig des Antriebs und erzeugen hohe Drosselverluste. Zur Energieeinsparung soll versucht werden, die Steuerung vom Leistungszweig zu trennen.

Masterarbeit:
Zur Steuerung eines Gelenksantriebs soll der Hebelarm des Hubzylinders bezüglich des Drehpunktes verstellt werden. Dazu wird einer der Anlenkpunkte über einen Stellzylinder positioniert. Der Stellzylinder wird über ein Proportionalventil gesteuert und verstellt das Moment des Hubzylinders am Gelenk. Die Kraftrichtung des Hubzylinders wird durch ein Schaltventil definiert. Die übertragene Leistung teilt sich zwischen Hub- und Stellzylinder auf. Der verstellbare Anlenkpunkt des Hubzylinders kann durch eine Pendelstütze oder eine Kulisse geführt werden. Diese Führung und die zweite Lagerung des Stellzylinders sollen so ausgelegt werden, dass ein möglichst großer Teil der Leistung vom Hubzylinder übertragen wird. Nach entsprechenden Simulationen sollen alte und neue Variante des Gelenksantriebs im Labor aufgebaut, in Betrieb genommen, vermessen und hinsichtlich ihres Energieverbrauchs miteinander verglichen werden.

Betreuerin: Univ.-Prof.ⁱⁿ DIⁱⁿ Dr.ⁱⁿ Gudrun Mikota

E-mail: gudrun.mikota@jku.at

Dichtspaltdämpfer

Aufgrund von Messergebnissen besteht die Vermutung, dass die Dämpfungseigenschaften von Dichtungsmaterial (O-Ringe, Zylinderdichtungen) erheblich zur wirksamen Dämpfung in Hydrauliksystemen beitragen. Dieser Effekt soll mit einem bestehenden Aufbau experimentell untersucht werden, wobei zusätzlich zu den Druckpulsationen auch die mechanischen Schwingungen eines mit O-Ring abgedichteten Deckels gemessen werden. Das resultierende Modell für die mechanische Dämpfung des O-Rings wird auf eine hydraulisch wirksame Dämpfung abgebildet. Mit den gewonnenen Erkenntnissen soll ein Dichtspaltdämpfer zur Reduktion hydraulischer Druckpulsationen entworfen, aufgebaut und messtechnisch untersucht werden.
 

Betreuerin: Univ.-Prof. ⁱⁿ DIⁱⁿ Dr.ⁱⁿ Gudrun Mikota

E-mail: gudrun.mikota@jku.at

Pulsationstilger für eine Zahnradpumpe

In hydraulischen Anlagen entstehen Druckpulsationen durch die diskontinuierliche Arbeitsweise hydraulischer Pumpen. In Folge kommt es zu Schwingungen und Lärm, im Resonanzfall bis zu festigkeitskritischen Ausschlägen und Gefahr der Kavitation. Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurde ein in den Antriebsstrang integrierter Pulsationstilger für eine Radialkolbenpumpe entwickelt und erfolgreich getestet. Berechnungen zeigen eine besonders gute Wirkung solcher Tilger für Zahnradpumpen.

Masterarbeit:
Für den Antriebsstrang einer Zahnradpumpe soll eine passende Tilgerkupplung ausgelegt und entworfen werden. Die unterste Torsionseigenform des Antriebsstrangs bildet einen mechanischen Tilger für das an die Pumpe angeschlossene hydraulische Schwingungssystem. Der Tilger wird dabei auf eine Eigenfrequenz des Hydrauliksystems abgestimmt, wodurch die Druckpulsationen bei dieser Eigenfrequenz stark reduziert werden sollen. Zum Nachweis der Tilgungswirkung soll ein Versuch mit einem drehzahlverstellbaren Elektromotor, der Tilgerkupplung, der Zahnradpumpe und einem passenden Hydrauliksystem aufgebaut werden. Die für die Tilgungswirkung wesentlichen Dämpfungsparameter sollen aus Messergebnissen identifiziert und bei Bedarf an der Tilgerkupplung nachjustiert werden.

Betreuerin: Univ.-Prof. ⁱⁿ DIⁱⁿ Dr.ⁱⁿ Gudrun Mikota

E-mail: gudrun.mikota@jku.at

Rechnerische und experimentelle Analyse eines hydraulisch frequenzverstellbaren Tilgers

Tilger in mechanischen Anwendungen sind Schwinger, mit denen Schwingungen einer Maschine oder eines Bauwerkes unterdrückt werden können, wenn die Tilgerfrequenz sehr nahe bei der Erregerfrequenz der Maschine liegt. Wenn sich Erregerfrequenzen ändern, ist eine Nachführung der Tilgerfrequenz für die Schwingungsunterdrückung erforderlich. Zu diesem Zweck wurde am IMF ein Konzept für einen hydraulisch frequenzverstellbaren mechanischen Tilger entwickelt. Neben dem Tilgerkonzept liegen auch rechnerische Abschätzungen für die Dimensionierung vor. In der Masterarbeit soll das Konzept durch rechnerischen Modelle und Experimente genauer untersucht werden. Für die Experimente ist ein einfacher Prototyp zu entwickeln und aufzubauen. Bei dieser Aufgabenstellung sind Fragen der Dynamik fester Körper, Festigkeit, hydraulischen Aktuatorik, Messtechnik und eventuell Regelung der Frequenznachführung zu behandeln.

Betreuer: em. Prof. Dr. Rudolf Scheidl

Entwicklung und Erprobung eines Regelungskonzepts für eine Mehrdruck-Baggerhydraulik

Die Arbeitsfunktionen von Ketten- und Mobilbaggern werden wegen der benötigten Kraftdichte und Robustheit der Aktuatoren üblicherweise hydraulisch angetrieben. Der im Markt herrschende Preisdruck führt dabei zu Zielkonflikten, die in der Vergangenheit häufig auf Kosten der erzielbaren Energieeffizienz gelöst wurden. In dieser Masterarbeit soll ein am Institut entwickeltes, neuartiges Schaltungskonzept mit Verwendung mehrerer Druckniveaus zur Ermöglichung des effizienten Parallelbetriebs mehrerer Funktionen an nur ein oder zwei Pumpen am Hydraulikprüfstand untersucht werden.

Betreuer: a.Univ.-Prof. DI Dr. Bernhard Manhartsgruber

E-mail: bernhard.manhartsgruber@jku.at