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Wieviel Hydraulik-Leistung für Anbaugeräte? Warum Zapfwelle?

Verfasst: 22.07.2008, 23:50
von karlferro
Hallo Unimog-Freunde,

ich habe einen Hiab Kran 650 ersteigert, der 406er hat aber keine Zw,
das nötige Getriebe hierfür ist eingebaut.

Meine Anfrage bei Hiab fiel aber so aus, daß keine Zw gebraucht wird.
Der Kran will 180 bar und etwa 30-35 l /min,
die Bordhydraulik fördert 180 bar und etwa 40 l /min.

Nun möchte ich wissen bei wieviel Leistung, welcher Hydraulik-Bedarf
die verschiedenen Anbaugeräte, Seilwinden, Holzspalter, Kräne usw haben.

Bei steigenden Trebstoffpreisen ist es nicht sinnvoll ein zweiten Hydraulik-
kreislauf zu installieren, z.Bsp. ab Getriebeausgang, die Pumpe nahe dabei.

Leitungen nach Bedarf verlegen, mehrere Geräte gleichzeitig zu betreiben
ist im Verbrauch bestimmt fast nicht meßbar.

Ohne zu ketzern der Wirkungsgrad ohne die Zw ist doch höher, abgesehen
von den Kosten für Anschaffung und den Verschleiß der Zw.

Gruß, Karl

Verfasst: 23.07.2008, 20:42
von Winni
Hallo Karl,

deine Überlegungen gehen -aber nur theoretisch- auf.
Wenn du 35 Liter/min bei 180 bar mit der Bordhydraulik bereitstellen willst geht das - wenn überhaupt - nur Kurzfristig.
Der Mog müßte im Kranbetrieb auf Vollast laufen, nach kurzer Zeit würde das Öl sehr heiß werden.
Über den Keilriemen läßt sich nur eine gewisse Leistung übertragen.

Ein Kranaufbau beim LKW wird über den Nebenantrieb angetrieben und läuft mit ca 1000 U/min Motordrehzahl

Ein Kranaufbau der über die Zapfwelle des Unimogs angetrieben wird läuft mit Sicherheit sparsamer und leistungsfähiger als per Bordhydraulik, erfordert aber zusätzlich Pumpe und einen ausreichend großen Öltank.

Es kommt darauf an wie oft und wie lange du den Kran betreiben möchtest, aber ich glaube mit dem Antrieb über die Bordhydraulik wirst du nicht lange Arbeiten wollen.

Mfg Winni

Verfasst: 23.07.2008, 22:08
von austromog
Denke nicht, dass der 406er bei 40l/180 bar mit Vollast läuft.
Mit (nahezu) voller Drehzahl hingegen sicher, soviel zu den Spritkosten.
Der Keilriemen schafft das (~15 kW), sonst wäre wohl da irgenein Konstruktionsfehler. Bezgl. Öltemperatur, so sag ich einmal, is die Menge wiederum wurscht zumal sie ja sowieso immer im Umlauf ist. Egal, ob da was angesteckt ist oder nicht.
Beim Druck schauts schon etwas anders aus- der ist für die Öltemperatur maßgeblich. Auch hier glaube ich nicht, dass im (semiprofessionellen)Kranbetrieb die 180 bar oft vorherrschen, wird also auch kein dauerhaftes Problem sein.

Wichtig ist bei dieser Lösung nur:

Ein ausreichend dimensionierter, freier Rücklauf (NW 25+) und:
Dass einem halt der Treibstoffverbrauch wurscht ist.

Auch wurde angesprochen, die Zapwelle gänzlich einzusparen.
Energieverlust bei dieser Art der Kraftübertragung ist aber gleich null,
bleibt als Einsparungspotential nur die Investition und die Instandhaltung.
Sogesehen gebe ich dem Threadverfasser recht, wenn er mit dem Nebenabtrieb nur eine Pumpe antreiben will, wird sie besser direkt angeflanscht. Das ist allerdings nicht ganz der Sinn des Nebenantriebes, denn er stellt genormte Drehzahlen bereit.

Als Pumpenantrieb würde sich sehr viel effizenter der Abtrieb für die Hydrostatpume anstelle des unteren Geriebedeckels eignen, dort wo beim F-Getriebe die Kriechganggruppe montiert war. Denn die Kraftübertragung über den Zapwellen(-Neben)antrieb ist beim 406er bzw. bei den Getrieben UG 2/27 und UG 2/30 beim 417er, 418er und den kleinen und mittleren trac´s sowieso nicht ideal - mind 10% Verlust!

Zum Leistungsbedarf von Holzspalter, Kran und Seilwinden:
Im Dauerbetrieb ähnlich. Semiprofessionell halt vorausgesetzt.


lg.
Klaus

Verfasst: 23.07.2008, 22:57
von UncleBenz
Hallo Karl,

die 40l/min sowie die 180 bar hast Du vermutlich der BA entnommen. Sie gelten bei Motornenndrehzahl (=Hochstdrehzahl), intakte Hydraulikanlage vorrausgesetzt. Ohne Berücksichtigung der Verluste / des Wirkungsgrades ergibt sich daraus rechnerisch eine Leistung von 12KW.
An der Zapfwelle darfst Du je nach Ausführung rund das drei bis vierfache dieser Leistung abgreifen. Das Leistungspotential des Motors des 406 ist (im Standbetrieb als Kran) mit der Zapfwelle wenn auch nicht voll, aber deutlich besser ausgeschöpft, als mit der Bordhydraulik.

- Ungeachtet der Frage, ob das sinnvoll ist - aber wenn Du das Maximum aus dem Leistungspotential des Unimog(motors) herausholen möchtest, solltest Du die leistungsintensiven Hauptbewegungen des Krans mit einer Zapfwellenpumpe versorgen und die Nebenverbraucher (z.B. Greiferzange) mit der ohnehin noch vorhandenen Bordhydraulik des Unimog.
Ich könnte mir allerdings vorstellen daß dann das schwächste Glied in der Kette der Mensch ist, dessen bedienungsmotorische Fähigkeiten längst ausgeschöpft sind, bevor der Unimogmotor wegen Überlastung stehenbleibt... :D

Verfasst: 23.07.2008, 23:02
von Moggälä
Hallo Klaus,
Bezgl. Öltemperatur, so sag ich einmal, is die Menge wiederum wurscht zumal sie ja sowieso immer im Umlauf ist. Egal, ob da was angesteckt ist oder nicht.
Beim Druck schauts schon etwas anders aus- der ist für die Öltemperatur maßgeblich. Auch hier glaube ich nicht, dass im (semiprofessionellen)Kranbetrieb die 180 bar oft vorherrschen, wird also auch kein dauerhaftes Problem sein.
Lieg ich falsch - oder wird bei der Hydraulik auf ganz primole Art und Weise nur der Volumenstrom gesteuert - der Druck hängt direkt von der Drehzahl ab (ok, der max. Volumenstrom nat. auch), also keine Regelpumpe. Die Erwärmung kommt aber vom Druckverlust, dh. jede (!) Kante im Hydraulikkreislauf erhitzt das Öl ein bischen, jede Steuerkante schon mehr. Der Druck wird jedenfalls immer dann gefordert, wenn der Kran mal seine Leistung bringen soll - egal ob jetzt der Arm mit Last gehoben oder der Kran ansonsten gefordert wird.
Energieverlust bei dieser Art der Kraftübertragung ist aber gleich null,
Wie kommste darauf? Jeder mm Ölleitung gibt nen Widerstand - und bei den immer zu geringen Querschnitten der Leitungen um so mehr!
Zusätzlich jedes Winkelstück in der Leitung (siehe oben).

10% Verlust - nach dem was uns mal im Studium erzählt wurde, wären das 10 einzelne Zahnradstufen - sind da wirklich so viel bis zum Anschluß er ZW? Was spricht dagegen, an den Zapfwellenabgang ein kurzes Stück Welle und daran ne Pumpe zu montieren (wird bei Hydraulikaufbauten in den Mogs öfter so gemacht, war auch bei meinem mal so). Dann könnte Karl direkt die Hydaulik von seinem Aufbau betreiben - wie es eben sowieso schon öfters praktiziert wird.

Wo ich falsch liege bitte ich um Berichtigung.

mfG
Axel

Verfasst: 23.07.2008, 23:27
von UncleBenz
Hallo Axel,

die Hydraulikpumpe des 406 ist eine Zahnradpumpe. Der Volumenstrom einer Zahnradpumpe ist - inkompressibles Fluid vorausgesetzt - direkt von der Pumpendrehzahl abhängig.
Mit dem Steuergerät steuert man den Volumenstrom, das heißt, man zweigt einen Teil oder auch alles - je nach Ansteuerung - des durch die Pumpe zur Verfügung gestellten Volumenstroms für einen Verbraucher ab. Nutzt man nur einen Teil oder gar nichts des verfügbaren Volumenstroms für einen Verbraucher, so fließt der Rest des durch die Pumpe zur Verfügung gestellten Volumenstroms über den drucklosen Rücklauf vom Steuergerät zurück in den Ausgleichsbehälter (=Ansaugbehälter der Pumpe).
Der Druck in dem Hydrauliksystem und damit die erforderliche Antriebsleistung steigt und fällt mit den Widerständen die dem Volumenstrom entgegen gesetzt werden, sei es in Form von entnommener Nutzleistung oder in Form von Verlustleistung (Strömungswiderstände die für eine Erwärmung des Fluids verantwortlich sind).
Unter Vernachlässigung der einzelnen Wirkungsgrade im System und unter Berücksichtigung der richtigen Einheiten gilt für inkompressible Fluide:
Leistung ist gleich Druck mal Volumenstrom. (P=p*Vdt)

Verfasst: 24.07.2008, 10:38
von austromog
@ Axel:
Lieg ich falsch - oder wird bei der Hydraulik auf ganz primole Art und Weise nur der Volumenstrom gesteuert - der Druck hängt direkt von der Drehzahl ab (ok, der max. Volumenstrom nat. auch), also keine Regelpumpe. Die Erwärmung kommt aber vom Druckverlust, dh. jede (!) Kante im Hydraulikkreislauf erhitzt das Öl ein bischen, jede Steuerkante schon mehr. Der Druck wird jedenfalls immer dann gefordert, wenn der Kran mal seine Leistung bringen soll - egal ob jetzt der Arm mit Last gehoben oder der Kran ansonsten gefordert wird.
Der Betriebsdruck hat nix mit der Drehzahl zu tun, wenn doch würde ich die Pumpe tauschen bzw. das Überduckventil anschauen.
Eine intakte Pumpe liefert schon bei Standgas die 180 bar.

Aber halt nur bei Bedarf, sprich ein Ventil führt den Volumenstrom zum Verbraucher. Dort muss , wie von Christian erklärt der Druck aufgenommen werden. Je mehr Gegenkraft einwirkt desto mehr Druck steht an, bis das Überdruckventil halt aktiv wird.

Möglichkeiten, um den Betriebsdruck beim Kranbetrieb zu erreichen:

* Der jeweilige Zylinder hebt´s nicht, die Last ist zu schwer, der seltenste Fall!

* Der Zylinder ist bereits ganz ausgefahren, der Bediener hat den Hebel aber immer noch dedrückt.

* Die Pumpe ist zu groß bzw. der Fahrer zu schwach - die Steuergeräte werden nie ganz ausgelenkt und der Höchstdruck steht bis zum Steuerventil trotzdem an, der häufigste Fall!



Wie kommste darauf? Jeder mm Ölleitung gibt nen Widerstand - und bei den immer zu geringen Querschnitten der Leitungen um so mehr!
Zusätzlich jedes Winkelstück in der Leitung (siehe oben).

10% Verlust - nach dem was uns mal im Studium erzählt wurde, wären das 10 einzelne Zahnradstufen - sind da wirklich so viel bis zum Anschluß er ZW? Was spricht dagegen, an den Zapfwellenabgang ein kurzes Stück Welle und daran ne Pumpe zu montieren (wird bei Hydraulikaufbauten in den Mogs öfter so gemacht, war auch bei meinem mal so). Dann könnte Karl direkt die Hydaulik von seinem Aufbau betreiben - wie es eben sowieso schon öfters praktiziert wird.


Wenn ich den Karl richtig verstanden habe möchte er die Pumpe ohne Zapwelle beim bestehenden Zapfwellenabtrieb anflanschen.
Ich habe also den Kraftverlust durch die bloße Welle beschrieben!
Bei steigenden Trebstoffpreisen ist es nicht sinnvoll ein zweiten Hydraulik-
kreislauf zu installieren, z.Bsp. ab Getriebeausgang, die Pumpe nahe dabei.

Leitungen nach Bedarf verlegen, mehrere Geräte gleichzeitig zu betreiben
ist im Verbrauch bestimmt fast nicht meßbar.

Ohne zu ketzern der Wirkungsgrad ohne die Zw ist doch höher, abgesehen
von den Kosten für Anschaffung und den Verschleiß der Zw.

Gruß, Karl
Und ich bleibe dabei, der Verlust durch eine zusätliche Welle zwischen Abtrieb und Pumpe ist beinahe null!

Der Wirkungsgrad des Antriebsstranges wird von Daimler mit 90% angegeben, STICHWORT Zapwellenleistungen am Leistungsprüfstand, Tabellenbuch wer´s hat.

Hab net studiert, das mit 1 Prozent/Eingriff hab ich auch schon gehört.
Hinzu kommt ein bißchen Ahnung über den Aufbau des Getriebes....
Da sind aber noch eine Menge anderer Zahnräder beim bloßen Zapwellenbetrieb in Bewegung, ein krasses Beispiel:
auch wenn der Unimog steht laufen im Normalfall die Kriechgangräder mit :idea:

@ Christian:

-
Ungeachtet der Frage, ob das sinnvoll ist - aber wenn Du das Maximum aus dem Leistungspotential des Unimog(motors) herausholen möchtest, solltest Du die leistungsintensiven Hauptbewegungen des Krans mit einer Zapfwellenpumpe versorgen und die Nebenverbraucher (z.B. Greiferzange) mit der ohnehin noch vorhandenen Bordhydraulik des Unimog.
Ich könnte mir allerdings vorstellen daß dann das schwächste Glied in der Kette der Mensch ist, dessen bedienungsmotorische Fähigkeiten längst ausgeschöpft sind, bevor der Unimogmotor wegen Überlastung stehenbleibt...

Dazu müsste er vermutlich den Steuerblock am Kran tauschen, glaube nicht dass ein alter Hiab zweikreisig angespeist werden kann.

Ist im übrigen Schnee von gestern:

Unsere Holzkräne hatten früher eine Tandempume ca 2x70l
Heute haben wir 1x110l, die Kräne sind dadurch auch schneller geworden!
Weil moderne Steuergeräte die Mengen nach Bedarf zu den einzelnen Schiebern führen, aus einer Pumpe mehrere Kreise generieren und bei Bedarf aber auch die ganze Menge zu einer Sektion schicken.
Hier ist die Motorik des Fahres gefordert, aus Erfahrung kann ich aber sagen:

Wer´s den ersten Tag nicht schon halbwegs kann lernt es vermutlich nie.

lg.
Klaus

Verfasst: 24.07.2008, 12:54
von Moggälä
Hallo Klaus,
Auch wurde angesprochen, die Zapwelle gänzlich einzusparen.
Energieverlust bei dieser Art der Kraftübertragung ist aber gleich null,
sorry, da hatt ich dich dann wohl falsch verstanden - ich ging davon aus, daß Du meinst bei ner Hydraulikleitung gäbs keine Verluste und du wolltest die Zapfwelle weglassen und mit ner Hydrauliklösung sparen.
Und ich bleibe dabei, der Verlust durch eine zusätliche Welle zwischen Abtrieb und Pumpe ist beinahe null!
Da geb ich dir auch voll und ganz recht! Wenn MB die Zapfwelle mit nem Wirkungsgrad von 0,9 angibt, dann wohl eher wegen der zwangsläufigen Knickwinkeln in den Kardengelenken.

mfG
Axel

Verfasst: 24.07.2008, 13:21
von holgi63
Hallo,

hydraulische Leistung wurde schon einmal recht intensiv hier diskutiert:

http://www.unimog-community.de/index.ph ... ic&t=29396

Problem bei der rein hydraulischen (direkten) Lösung ist immer, dass beim Moggele (zumindest bei den meisten) die Leistung durch EINEN EINZIGEN Keilriemen bereitgestellt werden muss.

Einen einzelnen Riemen mit einer Dauerbelastung von 12kW belasten zu wollen, halte ich für sehr grenzwertig. Alle MB-trac hatten deshalb von Beginn an 2 Keilriemen bei ansonsten gleicher hydraulischer Ausstattung, wie die 403/406.

Die Verlustdebatte an der Zapfwelle ist, wenn anschließend wieder nur eine Hydraulikpumpe am Stummel angetrieben wird, müßig, da die Verluste etwa linear im Verhältnis zur abgenommenen Leistung stehen.

Einen Kran oder Lader, der hin und wieder mal eine Pritsche voll Holz lädt, kann auch über den Keilriemen angetrieben werden, Dauerbelastung jedoch IMMER über die Zapfwelle!

Alles andere ist nix gut.

Man muss auch bedenken, dass die abgenommene Leistung in dieser Größe über den Keilriemen das vordere Hauptlager der Kurbelwelle sehr einseitig und schon erheblich belastet.

Ein Verschleiß daran steht in keinem Verhältnis der Kraftstoffeinsparung an der nicht vorhandenen Zapfwelle...

Grüße

Holger

Verfasst: 24.07.2008, 13:37
von austromog
Riementriebe

U2400 mit guter Ausstattung:

Arbeitshydr. 45+25l Pumpe-200bar ~doppelte Antriebskraft
Lenkung fast gleich wie 406, Wasserpumpe detto
Lichtmaschine 4-6 fache Leistungsaufnahme
Kühlerantrieb einige kW
Kompressor ~ 10kw
Klima einige KW

Summa mind. die doppelte Abnahme an der vorderen Riemenscheibe,
Kurbelwellenlager gleich wie beim 406er! Trotzdem nie Probleme mit dem vorderen Hauplager.

lg.
Klaus

Verfasst: 24.07.2008, 13:57
von holgi63
Hallo Klaus,

danke für den Beitrag, aber nicht die abgenommene Gesamtleistung über Riementrieb ist für die Belastung des KW-Hauptlagers entscheidend, sondern die Vektoren!

Wenn Du Dir Deinen Unimog ansiehst, wirst Du feststellen, dass die Keilriemen „recht ansehnlich und gleichmäßig in alle Richtungen“ verteilt sind. Dahinter steckt nicht nur die Absicht, dass es Platzprobleme gäbe, wenn alles an einer Stelle untergebracht wäre.

Vereinfacht dargestellt:
Wenn ich nach links 20kW abnehme und nach rechts auch wieder 20kW abnehme, dann ist die resultierende radiale Summenbelastung des KW-Hauptlagers = 0 – trotz der relativ hohen Leistung.

In der Gesamtbetrachtung kommen natürlich noch Gleichzeitigkeiten und andere Dinge hinzu, sogar der Hebelarm spielt eine Rolle, also der Keilriemen, welcher dem Lager am nächsten ist, belastet bei gleicher Leistung das Lager nur einen Bruchteil von dem Riemen, welcher am weitesten weg ist und allein dieser Unterschied misst sich nicht in wenigen Prozent, sondern in Größenordnungen...

Hydraulische Verbraucher haben – zumindest bei solch langen Leitungen, wie im Unimog – den Vorteil, keine allzu großen Belastungsstöße an das Lager weiterzugeben, dennoch: Die abgenommene Leistung über Riementrieb ist immer vollständig der Riemenvorspannung hinzuzuaddieren.

Grüße

Holger

Verfasst: 24.07.2008, 14:55
von austromog
Hallo Holger!

Hast schon recht :wink: , ich dachte halt mit der krassen Darstellung verständlich machen zu können, dass der Dauerbetrieb einer normalen 406er Hydraulikpumpe dem vorderen Hauptlager kein Problem ist.
Die Haupverbraucher, beim U2400, die Hydraulikpumpe und Kompressor liegen nicht weit auseinder, schätze 90-100 Grad, die Klimaanlage ist Wunschausrüstung und der Rest (Wapu, Lima, Kühler und Lenkpumpe zum vernachlässigen da nicht immer im Vollbetrieb.

Habe schon viele gebrauchte 314er, 364iger, 352iger und 366iger Kurbelwellen samt Lager gesehen, sind ja als Standmotoren bei Seilbahnen sehr verbreitet. Die haben oft ganz andere Dinger vorne dran.
Deren Problem ist nur, dass niemand den Ölstand kontrolliert.......

Der eine Keilriemen überträgt´s, beim unserem 417er wird die größere Pumpe auch ohne Probleme über einen normalen Riemen angetrieben, lediglich die Spannung ist ein Thema.
Der ist im Winterdienst eingesetzt, beim Splittstreuen(staubtrocken und ungewaschen) hat man da stundenlang und beinahe ununterbrochen min. 100 bar, die Arretierung der Steuergeräte löst bekanntlich bei 150bar und würde laufend rausspringen.
Weshalb wir den Hebel mechan. fixieren müssen. Klar, das Öl wird trotz der günstigen Umgebungstemperatur warm genug- aber es hält. Und ich kann mir beim besten Willen nicht vorstellen,
wie man(n) im Kranbetrieb derartige Betriebszustände haben sollte.

fg.
Klaus

Verfasst: 24.07.2008, 15:09
von holgi63
Hallo Klaus,

dazu lässt sich nur eins sagen:

Völlige Zustimmung!


Grüße in die Heimat

Holger

Verfasst: 24.07.2008, 15:40
von OPTI-MOG
Hallo Holger,
Die abgenommene Leistung über Riementrieb ist immer vollständig der Riemenvorspannung hinzuzuaddieren.
... wobei die Kraft der Riemenvorspannung beim Keilriemen vergleichsweise gering sein dürfte, im Gegensatz zum Zahnriemen. Das hieße, die Hauptbelastung käme von der Nutzlast - oder?

Verfasst: 24.07.2008, 18:31
von holgi63
Hallo Christoph,

ist völlig richtig - sofern es richtig gemacht wird. Die Riemenspannung bei Keilriemen braucht nicht sehr hoch zu sein, da die Keilform ihren Beitrag zur Kraftübertragung leistet. Dies noch mehr bei den heute üblichen Schmalkeilriemen.

Das Problem ist aber leider, dass Keilriemen meist falsch gespannt werden.
Das ist so schlimm, dass z.B. im Unimog-Ratgeber, aber auch in anderen Fachbüchern schon in den 50-er Jahren darauf hingewiesen wurde.

Mit "Zahnriemen" meinst Du wahrscheinlich die heute an PKW's üblichen Poly-V- oder Keilrippenriemen ("Zähne" längs) - auch Serpentinenriemen genannt. Diese werden relativ hoch vorgespannt. (Sieht man an den Spannrollen am PKW, die eine starke Feder besitzen...)

http://www.skr-antriebstechnik.de/data/ ... 32_KRR.jpg
(Bild zeigt einen Poly-V oder Keilrippenriemen des Herstellers Continental)


Zahnriemen (die mit den Zähnen quer für synchronen Antrieb) besitzen eine Kord- oder Stahgeflechtseele und benötigen ebenfalls nur eine relativ geringe Vorspannung.

http://www.dalhaeuser.de/t4_tips_u_tric ... en_big.jpg
(Bild zeigt einen Zahnriemen des Herstellers Dayco mit dem patentierten RPP-Profil)

Grüße

Holger