Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer Prüfmethode zur Bewertung der Energieeffizienz von Radladern

Aufgrund steigender Kraftstoffkosten sowie drastisch verschärfter Emissionsgesetze werden große Anstrengungen unternommen, die Effizienz mobiler Arbeitsmaschinen zu steigern. Radlader gehören zu den weitverbreitetsten Baumaschinen und werden für vielfältigste Aufgaben eingesetzt. Um die gesteigerte Effizienz neuartiger Antriebsstränge für Radlader quantifizieren und gegenüber dem Stand der Technik bewerten zu können, ist eine einheitliche und genormte Prüfprozedur erforderlich, die jedoch bisher nicht existiert. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung einer Prüfprozedur, mit der die Energieeffizienz von Radladern bei charakteristischen Arbeitsaufgaben praxisnah und reproduzierbar bewertet werden kann.

Hierfür werden zunächst relevante Arbeitsaufgaben von Radladern und die dazugehörigen Lastzyklen ermittelt. Anschließend wird eine geeignete, stationäre Prüfvorrichtung entwickelt und aufgebaut, mit der die jeweiligen Lasten von Fahrantrieb, Arbeits- und Lenkhydraulik der Gesamtmaschine aufgeprägt werden können. Nur so ist eine reproduzierbare und objektive Bewertung der Energieeffizienz von Radladern, z.B. Kraftstoffverbrauch pro umgeschlagene Tonne Material, möglich. Abschließend erfolgt eine Validierung der Prüfprozedur durch Vergleich der Ergebnisse aus Feld- und Prüfstandsmessungen.

Das Projektergebnis ist eine Bewertungsmethode für die Energieeffizienz von Radladern, die eine Aussage über die Effizienz der Maschine bei der Durchführung verschiedener Arbeitsaufgaben erlaubt. Kleine und mittlere Radladerhersteller können damit effizienzverbessernde Maßnahmen validieren und das Kosten-Nutzen-Verhältnis von Neuentwicklungen objektiv bewerten. Die mögliche Ableitung individueller Maßnahmen zur Produktdifferenzierung erlaubt eine Stärkung ihrer Marktposition. Kleine und mittlere Maschinenbetreiber, u.a. aus den Bereichen Rohstoffgewinnung und Baugewerbe, erhalten eine Möglichkeit, die für ihren Einsatzfall effizienteste Maschine auszuwählen.

Ergebniszusammenfassung:

Aufgrund steigender Kraftstoffkosten sowie drastisch verschärfter Emissionsgesetze werden große Anstrengungen unternommen, die Effizienz mobiler Arbeitsmaschinen zu steigern. Radlader gehören zu den weitverbreitetsten Baumaschinen und werden für vielfältigste Aufgaben eingesetzt. Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, eine Prüfmethode zur Bewertung der Energieeffizienz von Radladern zu entwickeln. Mit dieser Methode kann die gesteigerte Effizienz neuartiger Antriebsstränge für Radlader quantifiziert und gegenüber dem Stand der Technik bewertet werden.

Dazu wurden zunächst relevante Arbeitsaufgaben von Radladern und die dazugehörigen Lastzyklen ermittelt und durch eine Klassifizierung in Leistungsklassen an verschiedene, marktverfügbare Radladerleistungsklassen angepasst. Anschließend wurde eine stationäre Prüfvorrichtung entwickelt und aufgebaut, mit der die jeweiligen Lasten von Fahrantrieb, Arbeits- und Lenkhydraulik der Gesamtmaschine durch eine Prüfvorrichtung aufgeprägt werden können. Abschließend wurde die Prüfprozedur durch einen Vergleich der Ergebnisse aus Feld- und Prüfstandsrnessungen sowie die Skalierbarkeit durch die Untersuchung eines zweiten Radladers auf dem Prüfstand validiert.

Das Projektergebnis ist eine Bewertungsmethode für die Energieeffizienz von Radladern, die eine Aussage über die Effizienz der Maschine bei der Durchführung verschiedener, für die jeweilige Leistungsklasse typischer Arbeitsaufgaben erlaubt. Kleine und mittlere Radladerhersteller können damit effizienzverbessernde Maßnahmen validieren und das Kosten-Nutzen-Verhältnis von Neuentwicklungen objektiv bewerten. Darüber hinaus sind auf Basis der ermittelten Maschinenmodelle und Effizienzkenndaten anwendungsspezifische Informationen über die Belastungen, das Einsatzverhalten und die Effizienz der Radlader anhand des geplanten Einsatzspektrums ableitbar. Dadurch werden Hersteller und Anwender bei Neuentwicklungen bzw. der Auswahl eines geeigneten Radladers unterstützt werden.