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Journal Cover Forschung im Ingenieurwesen
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   ISSN (Print) 1434-0860 - ISSN (Online) 0015-7899
   Published by Springer-Verlag Homepage  [2355 journals]
  • Energieoptimierte Fahrstrategie unter Berücksichtigung der
           Verkehrsteilnehmer an Kreuzungen ohne Lichtsignalanlage
    • Authors: Markus Eisenbarth; Thorsten Plum; Jakob Andert
      Pages: 71 - 81
      Abstract: Zusammenfassung Die steigende Vernetzung und Automatisierung von Kraftfahrzeugen ermöglichen neue Freiheitsgrade insbesondere die urbane Mobilität effizienter zu gestalten. Um für ein einzelnes Fahrzeug den Energiebedarf für das Überfahren einer klassischen nicht lichtsignalgesteuerten Kreuzung zu reduzieren, können die über eine Vehicle-to-X-Kommunikationsschnittelle bereitgestellten aktuellen Fahrzustände relevanter Verkehrsteilnehmer in die Zukunft prädiziert und in einem Optimierungsproblem als Randbedingungen berücksichtigt werden. In diesem Beitrag wird hierfür ein modellbasierter Algorithmus vorgestellt, der die Zeiten, zu denen die Kreuzung durch ein Fahrzeug mit Vorrang blockiert wird, prädiziert. Diese Informationen fließen als Randbedingungen in eine lineare modellprädiktive Regelung zur Optimierung der eigenen Geschwindigkeitstrajektorie ein. Untersuchungen an einem auf Messdaten basierendem Fallbeispiel haben gezeigt, dass der Prädiktionshorizont einen wesentlichen Parameter zur Reduktion des Energiebedarfs am Rad darstellt. Jedoch führen stochastische Einflüsse des menschlichen Fahrverhaltens dazu, dass die Genauigkeit der Vorhersage der Zeiten, zu denen die Kreuzung nicht zu befahren ist, mit steigendem Vorausschauhorizont abnimmt. In einigen Situationen wirkt sich somit ein größerer Vorausschauhorizont negativ auf den Energiebedarf aus.
      PubDate: 2018-03-01
      DOI: 10.1007/s10010-018-0262-4
      Issue No: Vol. 82, No. 1 (2018)
       
  • Bestimmung des Verlustverhaltens und der Wärmebilanz von
           Wälzlagern
    • Authors: Thomas Jurkschat; Michael Otto; Thomas Lohner; Karsten Stahl
      Abstract: Zusammenfassung Bei der Auslegung von Getrieben spielen Wälzlager eine zentrale Rolle. Aus diesem Grund ist es wichtig, die richtige Auswahl und Dimensionierung bereits in einer frühen Entwicklungsphase zu treffen. Neben der Lebensdauer ist das Verlust- und Temperaturverhalten für die Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit entscheidend. Eine Abschätzung des Lagerverlustmoments mit praxisüblichen Berechnungsansätzen nach dem Stand der Technik zeigt zum Teil hohe Unterschiede im Vergleich untereinander und kann von gemessenen Lagerverlusten abweichen. In einem FVA-Eigenmittelvorhaben wurden experimentelle Untersuchungen zum Verlust- und Temperaturverhalten durchgeführt. Im Rahmen dieser Veröffentlichung wird zunächst der dafür verwendete FZG-Lagerverlustleistungsprüfstand vorgestellt. Ausgewählte Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen zum Verlustverhalten und zur Wärmebilanz von Wälzlagern werden gezeigt und in den Stand der Technik eingeordnet. Darauf aufbauend werden Maßnahmen für eine verbesserte rechnerische Abschätzung der Lagerverlustmomente abgeleitet.
      PubDate: 2018-02-02
      DOI: 10.1007/s10010-018-0266-0
       
  • Stahlverstärkter Aluminiumguss
    • Authors: Dominik Schittenhelm; Andreas Burblies; Matthias Busse
      Abstract: Zusammenfassung Eine, bislang über Knochenstrukturen validierte, Mehrphasenoptimierung wird für die Auslegung eines hybriden Aluminium-Stahl Hecklängsträgers angewendet. Das Verbundbauteil wird anschließend im Druckguss mit eingelegtem Stahlkern gefertigt und gemäß der Funktionen im Fahrzeug quasistatisch auf Biegung belastet. Als Referenzbauteil wird ein monolither Hecklängsträger mit Gussrippen zur lokalen Verstärkung herangezogen. Ziel der Entwicklung ist die Reduktion des notwendigen Bauraumes durch Wegfall der Rippen am Verbundbauteil, bei gleichzeitigem Erhalt der Bauteilsteifigkeit durch die Hybridisierung. Das Ergebnis der Optimierung wird durch fertigungstechnische Restriktionen im Verbund-Druckguss derart überlagert, dass sich das numerisch prognostizierte Bauteilverhalten in der Realität nicht einstellen kann. Zwar zeigt sich eine Verbesserung im geprüften Lastfall, jedoch ist die gewichtsbezogene Erhöhung der Bauteilsteifigkeit im Verbund schlechter als bei der monolithen, verrippten Ausführung. Solange demnach Bauraum zur Verfügung steht, sind konventionelle Gussteilverstärkungen effizienter als Verbundgusskonzepte. Ist der Bauraum limiert, können eingegossene Kerne rein funktionell zur weiteren Verstärkung beitragen.
      PubDate: 2018-01-30
      DOI: 10.1007/s10010-018-0263-3
       
  • Hand-arm models for supporting the early validation process within the
           product development of single impulse operating power tools
    • Authors: S. Matthiesen; S. Mangold; R. Germann; T. Schäfer; S. Schmidt
      Abstract: This contribution addresses the early validation activities within the product development process of power tools. The aim of this article is to support these activities with multi directional hand-arm models predicting the passive interactions between the hand-arm system and power tool. Through the use of such models it is possible to achieve constant testing conditions in validation. The presented method for implementing these models is giving the possibility to analyze and model the interactions between user and power tool without influencing them. The implementation of the model is based on the theory that the interaction can be analyzed with the help of an overall system multi-body model. The contribution describes the steps to achieve the basic structure of the sub models for this overall system model and how to adjust the parameters of those multi-body simulation models. On the basis of this method, a hand-arm model is developed. The hand-arm model is able to simulate the passive behavior of a user during the usage of a high-accelerated power tool (gas actuated nail gun) in translational and rotational direction. With the help of this model, it is possible to investigate the interactions between power tool and the user and therefore to support the early validation of power tools under constant testing conditions.
      PubDate: 2018-01-25
      DOI: 10.1007/s10010-018-0265-1
       
  • SimHydraulics approach to water hammer problems with the development of
           new formulas for static pressure diameter coefficient
    • Authors: Benyekhlef Kara; Ali Nemdili
      Abstract: Water hammer analysis and prediction is of overriding importance for operation safety of hydraulic systems. Therefore, the verification of computer codes capability to model and simulate water hammer is a very interesting topic for the analysis of different fluid-filled pipeline systems. Until now, transient approach of SimHydraulics is not developed, and the validity of this approach against benchmark examples, has never been investigated in scientific literature. In this paper, a numerical model of a reservoir-pipelines-valve system is created using Matlab SimHydraulics software. The main component of this model is the Segmented Pipeline with wall compliance parameters: the viscoelastic process time constant τ and the static pressure diameter coefficient K P for which new formulas were derived and validated. The numerical model is performed to solve transient flow problems caused by closure of a valve and the obtained results are presented and compared with those using the method of characteristic. Also, the effectiveness of the transient model of SimHydraulics is evaluated by comparing the obtained numerical results with the most pertinent experimental results found in the literature. The proposed transient model was adapted for the investigation of more complex piping systems. The results of this study show the ability of the SimHydraulics model to predict the pressure oscillation behavior accurately in all cases considered. This study provides useful information for future research in pump transient simulation using SimHydraulics.
      PubDate: 2018-01-22
      DOI: 10.1007/s10010-018-0264-2
       
  • Influence of O 2 enrichment in dry air on combustion temperature,
           contaminant production and sulfur recovery, in SRU reaction furnace
    • Authors: Pedram Abdoli; Seyed Amin Hosseini; M. Abdul Mujeebu
      Abstract: Process difficulties such as low temperature in Claus reaction furnaces result in the deactivation of catalysts and thus darken the color of produced sulfur. Combustion temperature of the reactor is a key factor that directly influences the sulfur recovery and emission of contaminants. To solve this problem, the influence of O2 enrichment in dry air on the amount of the produced sulfur, contaminants and reaction furnace temperature was investigated in Abadan Oil Refinery with commercial Ansys Fluent software. The k‑ε, eddy dissipation and P1 models were used to model turbulent flow, combustion and radiation respectively. Besides, the numerical predictions of reactor temperature and mole fraction of products were validated with experimental data. The O2 enrichment was done in three cases by assuming moisture-free inlet air. As the O2 concentration is increased, the combustion temperature increases uniformly and the sulfur recovery reaches its maximum in high O2 concentration. Moreover, with high O2 concentration, the amount of contaminants such as COS and CS2 decrease significantly. A six step chemical kinetics was used for the purpose of numerical simulation, which yielded more accurate predictions in comparison to previous works.
      PubDate: 2018-01-19
      DOI: 10.1007/s10010-017-0260-y
       
  • Hydrodynamische Prozesse in einem einfachen Schichtenlader für
           thermische Energiespeicher
    • Authors: Marcus Buhl; Jonathan Rausendorf; Bernd Platzer
      Abstract: Zusammenfassung Die hydrodynamischen Strömungsvorgänge in Schichtenladern für Warmwasserspeicher sind bisher nur rudimentär bekannt. Für eine weitere Optimierung derartiger thermischer Energiespeicher ist aber auch ein besseres Verständnis der im Beladesystem vorkommenden Strömungsvorgänge notwendig. Mithilfe numerischer und experimenteller Untersuchungen werden hydrodynamische Effekte in einem einfachen Schichtenlader zu Beladebeginn untersucht. Die qualitative und quantitative Auswertung der Berechnungsergebnisse zeigt ein komplexes und instationäres Verhalten der nicht-isothermen Strömung.
      PubDate: 2018-01-18
      DOI: 10.1007/s10010-017-0261-x
       
  • Ein Matrix-Berechnungsmodell zur Simulation und schnellen Berechnung der
           mittleren Temperaturdifferenz mehrgängiger
           Kreuzstrom-Plattenwärmeübertrager
    • Authors: Torben Möller; Olaf Strelow
      Pages: 357 - 369
      Abstract: Zusammenfassung Zur konstruktiven Auslegung mehrgängiger Kreuzstrom-Plattenwärmeübertrager wird ein schnelles Berechnungsverfahren für die mittlere Temperaturdifferenz vorgestellt. Innerhalb der einzelnen Bereiche des Plattenwärmeübertragers findet eine reine Kreuzstromführung ohne Quervermischung statt. Zwischen den Bereichen hingegen werden beide Ströme aufgrund von Umlenkungen oder Mischungszonen stets quervermischt. Die einzelnen Plattenelemente eines Bereiches sind immer gleichmäßig durchflutet und werden direkt angeströmt. Das Berechnungsverfahren basiert auf einem allgemeinen Matrix-Simulationsmodell für zunächst beliebige Schaltungsvarianten. Bei den verschiedenen Baureihen der Kreuzstrom-Plattenwärmeübertrager werden bestimmte Randbedingungen für die Kopplung der Bereiche vorab festgelegt, um so immer eine möglichst optimale mittlere Temperaturdifferenz zu gewährleisten. Neben komplexen Schaltungsvarianten wird dabei auch die sog. Kreuzgegenstrom-Schaltung erhalten. Mit Bezug der Temperaturdifferenz einer Schaltung auf den Wert des Gegenstromapparates wird ein entsprechender Korrekturfaktor für die mittlere Temperaturdifferenz definiert. Verschiedene grundlegende Schaltungsvarianten werden verglichen und anhand dieses Korrekturfaktors bewertet. Für die in der Praxis relevanten Schaltungen wird das Simulationsmodell sehr schnell und einfach gelöst. Das Berechnungsverfahren kann zukünftig in die Auslegungssoftware entsprechender Plattenwärmeübertrager implementiert werden, um so immer die optimale Schaltung zu ermitteln.
      PubDate: 2017-12-01
      DOI: 10.1007/s10010-017-0213-5
      Issue No: Vol. 81, No. 4 (2017)
       
  • Erratum zu: Ein Matrix-Berechnungsmodell zur Simulation und schnellen
           Berechnung der mittleren Temperaturdifferenz mehrgängiger
           Kreuzstrom-Plattenwärmeübertrager
    • Authors: Torben Möller; Olaf Strelow
      Pages: 371 - 371
      PubDate: 2017-12-01
      DOI: 10.1007/s10010-017-0236-y
      Issue No: Vol. 81, No. 4 (2017)
       
  • Bootstrap Monte Carlo Simulation of Reliability and Confidence Level with
           Periodical Maintenance
    • Authors: Frank Müller; Peter Zeiler; Bernd Bertsche
      Pages: 383 - 393
      Abstract: The bootstrap Monte Carlo simulation (BMCS) is presented as a new method for determining the reliability and confidence level of a general technical system with periodical maintenance. The method can be implemented on the basis of pure samples of failure times or of the mean value distributions in combination with the corresponding sample size of reliability. The BMCS does not require special distribution types and facilitates both the prediction and demonstration of reliability. Firstly, the bootstrap method for determining a confidence interval of a distribution function is investigated in order to verify the use of BMCS as a new method. The confidence level calculated by bootstrapping is therefore to be compared with the confidence level based on the beta-distribution. The accuracy of the BMCS shall subsequently be investigated by observing a component with periodical renewal. The confidence level of the reliability with periodical renewal calculated using the BMCS will be compared with the confidence level determined using the method of moments. Finally, a parameter study is carried out, and a case study as well as the potential of the BMCS shall be presented.
      PubDate: 2017-12-01
      DOI: 10.1007/s10010-017-0220-6
      Issue No: Vol. 81, No. 4 (2017)
       
  • Low-loss gears precision planetary gearboxes: reduction of the load
           dependent power losses and efficiency estimation through a hybrid
           analytical-numerical optimization tool
    • Authors: F. Concli
      Pages: 395 - 407
      Abstract: In the field of robotics, extremely accurate gearboxes are mandatory in order to ensure the adequate precision required by the automatic processes. For these applications, planetary gearboxes represent one of the most attractive solutions because they ensure high reduction ratios in a compact solution. However, their compactness and high power density, imply some thermal limitations. In order to overcome this problem, new gear designs have been studied by a hybrid analytical-numerical approach in order to reduce the power dissipation and, consequently, the operating temperatures. The efficiency increase is obtained mainly by a reduction of the module of the gears. This, together with other modifications of the tooth form (pressure angle, profile shift, etc.), allows to reduce the relative sliding between the tooth flanks that causes the power loss maintaining at the same time an adequate load carrying capacity. Low-loss gears have already been studied by other authors on bigger gears. Furthermore, by means of dedicated CFD simulations performed with an especially developed tool based on the open-source code OpenFOAM®, it has been shown that the sliding optimized design has a positive impact also on the churning power losses. The global winning in terms of reduction of the gear meshing power losses can be assessed in about 50%, depending on the reduction ratio. The new design has been validated by means of experimental tests performed in the internal laboratory of the company. The results have fully validated both the numerical approach and the new design.
      PubDate: 2017-12-01
      DOI: 10.1007/s10010-017-0242-0
      Issue No: Vol. 81, No. 4 (2017)
       
  • Erweiterung der Hillschen Gleichungen auf Ellipsenbahnen
    • Authors: Werner Eidel
      Abstract: Zusammenfassung Die Relativbewegung benachbarter Satelliten lässt sich durch die Hillschen Gleichungen, auch Clohessy-Wiltshire-Gleichungen genannt, in einfacher und anschaulicher Weise beschreiben. Dabei wird angenommen, dass sich der erste Satellit auf einer Kreisbahn bewegt. Auf diese Einschränkung wird hier verzichtet und so werden für den Referenzsatelliten Ellipsenbahnen zugelasssen. Für die Relativbewegung des zweiten Satelliten werden ganz analog die linearisierten Bewegungsgleichungen aus den nichtlinearen Grundgleichungen für Keplerbahnen gewonnen und in Abhängigkeit der Anfangsbedingungen gelöst. Für Referenzbahnen mit kleiner Exzentrizität können auch hier explizite Funktionen der Zeit, wenn auch als Näherungslösungen, angegeben werden. In numerischen Beispielen wird das Bewegungsverhalten dargestellt und mit Lösungen der Hillschen Gleichungen quantitativ und qualitativ verglichen. Durch Vergleiche mit den exakten Lösungen für Keplerbahnen werden die gewonnenen Näherungen untermauert. Für allgemeine Ellipsenbahnen wird mit Hilfe der Lösungen von Lawden, die lediglich als Funktionen der wahren Anomalie gegeben sind, für die Driftbewegung des zweiten Satelliten eine lineare Zeitfunktion angegeben und durch numerische Beispiele bestätigt. Anwendungen finden die Gleichungen u. a. in der Mikrogravitation, bei Formationsflügen von Satelliten, bei Rendezvous-Problemen und beim Einsammeln von Weltraumschrott.
      PubDate: 2017-12-22
      DOI: 10.1007/s10010-017-0259-4
       
  • Zeitoptimaler Mastaufbau einer mobilen Autobetonpumpe unter
           Nebenbedingungen
    • Authors: Maximilian Krämer; Christoph Rösmann; Freia Irina John; Torsten Bertram
      Abstract: Zusammenfassung Aufgrund der Möglichkeit mit nur einer Maschine Beton gezielt über weite Strecken zu befördern, sind auf Baustellen häufig mobile Autobetonpumpen im Einsatz. Der Mastaufbau dieser Großraummanipulatoren wird derzeit manuell von einem Maschinisten durchgeführt, der aufgrund der hohen Reichweiten und Sicherheitsabstände die Gelenke tendenziell sequenziell bedient. Wegen des geringen Platzangebots auf Baustellen können platzsparende Teilabstützungen verwendet werden, bei denen zur Gewährleistung der Standsicherheit derzeit fest vorgegebene und langsame Ausfaltphasen vom Maschinisten zu befolgen sind. Die manuelle Bedienung und die vorgegebenen Ausfaltphasen führen dazu, dass der Ausfaltvorgang des Masts aktuell ungefähr \(39\,\%\) der Aufbauphase einnimmt. Im vorliegenden Beitrag wird zur Reduzierung der Ausfaltzeit eine modellprädiktive Regelung für den automatisierten und zeitoptimalen Mastaufbau einer mobilen Autobetonpumpe unter den Nebenbedingungen der Standsicherheit, Volumenstrombeschränkungen und Vermeidung von Selbstkollisionen realisiert. Durch die Analyse simulierter Ausfaltvorgänge in verschiedene Zielkonfigurationen und den Vergleich zu manuellen Ausfaltungen werden der modellprädiktive Regler verifiziert und das zunächst theoretische Einsparpotential des automatisierten Mastaufbaus aufgezeigt.
      PubDate: 2017-12-19
      DOI: 10.1007/s10010-017-0258-5
       
  • Correction to: Geometric modeling and torque analysis of the magnetic
           nutation gear drive
    • Authors: Ding-jian Huang; Li-gang Yao; Wen-jian Li; Jun Zhang
      Abstract: Correction to: Forsch Ingenieurwes 2017 https://doi.org/10.1007/s10010-017-0246-9 Due to an oversight the captions of Figs. 6 and 7 are incorrect. The correct captions are given …
      PubDate: 2017-10-27
      DOI: 10.1007/s10010-017-0257-6
       
  • Studie zur Ermittlung von Potenzialen zur Leistungssteigerung von
           trockenlaufenden Kupplungssystemen mittels Temperaturverteilungsmessung
    • Authors: Albert Albers; Sascha Ott; Jonas Kniel; Michael Basiewicz
      Abstract: Zusammenfassung Neue Produkte sollen aus Gründen der Effizienz immer möglichst grenzwertig ausgelegt werden. Ein Funktionsausfall beim Endkunden muss unbedingt verhindert werden. Um die immer weiter steigenden Leistungsanforderungen mit der notwendigen Funktionssicherheit in Einklang zu bringen, stellt dieser Beitrag eine Studie zur Weiterentwicklung bestehender Systeme auf Basis der räumlich hochauflösenden Messung der Temperaturverteilung vor. Bereits veröffentlichte Arbeiten zu diesem Thema haben sich zunächst mit der prinzipiellen Machbarkeit der räumlich hochauflösenden Messung der Temperaturverteilung, anschließend mit einer Fehlerbetrachtung der Messmethode und letztlich mit der Vorstellung ausgewählter Messungen beschäftigt, bei denen nur ein Parameter, wie z. B. die Flächenpressung, variiert wurde. Die Potenziale der räumlich hochauflösenden Messung der Temperaturverteilung für die Optimierung von trockenlaufenden Kupplungssystemen werden aufgezeigt, indem das thermo-mechanische Verhalten bei unterschiedlichsten Beanspruchungen analysiert und verglichen wird. Dazu wurde eine umfangreiche Messreihe durchgeführt, bei welcher das Verhalten bei unterschiedlichen Gleitgeschwindigkeiten, Flächenpressungen und zu bremsenden Massenträgheiten untersucht wird. Der Fokus in diesem Beitrag liegt auf der Beschreibung der gewinnbringenden Anwendung der räumlich hochauflösenden Messung der Temperaturverteilung als Werkzeug zur Erweiterung des Systemverständnisses, mithilfe dessen Potenziale zur Leistungssteigerung ermittelt werden können.
      PubDate: 2017-10-20
      DOI: 10.1007/s10010-017-0256-7
       
  • Arbeitspunktabhängige Durchflussregelung einer rotatorischen
           Blutpumpe
    • Authors: Lukas Bergmann; Daniel Rüschen; Raffael Amacher; Oliver Nelles; Steffen Leonhardt; Marian Walter
      Abstract: Zusammenfassung Blutpumpen und Herzunterstützungssysteme werden immer häufiger erfolgreich in der Therapie von Patienten mit akutem Herzversagen eingesetzt. Dabei bieten vor allem rotatorische Blutpumpen durch ihre robuste und einfache Bauweise viele Vorteile. Um eine optimale Blutversorgung des Patienten gewährleisten zu können, ist eine Regelung des Blutflusses durch die Pumpe unabdingbar. Aus diesem Grund wurde für die rotatorische Diagonalblutpumpe Medos DeltaStream DP1 eine nichtlineare Regelung entworfen. Mithilfe dieser Regelung ist es möglich, sowohl konstante Blutflüsse als auch verschiedene Blutflusstrajektorien bei gleichzeitig schlagendem Herzen zu regeln. Zur statischen, nichtlinearen Identifikation der Blutpumpe wurde der Local Linear Model Tree Algorithmus (LOLIMOT) verwendet. Die dynamische Identifikation erfolgte durch die Linearisierung dieses Modells in unterschiedlichen Arbeitspunkten. Das daraus resultierende Gesamtmodell bildete die Grundlage für zwei verschiedene Regleransätze: Zunächst ein auf arbeitspunktabhängigen PI- bzw. PID-Reglern basierender Ansatz und im Weiteren ein Gain Scheduled PID-Regler. Beide Verfahren wurden anschließend jeweils um eine Störgrößenaufschaltung erweitert. Abschließend konnte mit den ausgelegten Reglern ein gutes Folgeverhalten der getesten Sollfusstrajektorien gezeigt werden.
      PubDate: 2017-10-17
      DOI: 10.1007/s10010-017-0254-9
       
  • Überhöhungsfaktor für erzwungene Konvektion auf kleinen
           Heizelementen
    • Authors: Erwin Kaiser
      Abstract: Zusammenfassung Der konvektive Wärmeübergang auf kleinen, flach montierten Heizelementen interessiert für Mikroelektronik und thermische Sensoren. Der maximale Wärmeübergang liegt im Anfangsbereich des überströmten Heizelements mit der Länge l*. Der über die Heizelementlänge l* gemittelte Wärmeübergangskoeffizient h* ist größer als der Wärmeübergangskoeffizient h am gleichen Ort, wenn z. B. die ganze Platte oder der Zylinderumfang beheizt ist. Zur Charakterisierung dieses Sachverhalts wird der Überhöhungsfaktor K = h*/h eingeführt. Gegenübergestellt werden K‑Werte aus Grenzschichtrechnungen, Wärmeübergangsmessungen, Kalibrierung von thermischen Wandschubspannungssensoren und numerischen Modellen (im Bereich von l* = 0,01 bis 4 mm). Der Überhöhungsfaktor K ist abhängig von der Überströmlänge l*, dem Wärmeübergangskoeffizienten h und der thermischen Isolation.
      PubDate: 2017-10-06
      DOI: 10.1007/s10010-017-0255-8
       
  • Zeiteffiziente Methodik zur Ermittlung des Reibungsverhaltens
           nasslaufender Lamellenkupplungen mit Carbon-Reibbelag
    • Authors: U. Stockinger; H. Pflaum; K. Stahl
      Abstract: Zusammenfassung Das tribologische System aus Reibpaarung, Schmierstoff und Beanspruchungen bestimmt die Reibcharakteristik von nasslaufenden Lamellenkupplungen. Aufgrund zahlreicher Einflussparameter und deren Wechselwirkungen ist das Reibungsverhalten nicht theoretisch vorherbestimmbar. Die Abstimmung von Reibpaarung und Schmierstoff erfordert somit experimentelle Untersuchungen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. (FVA) wurde eine zweistufige Testmethodik zur reproduzierbaren Beschreibung des Reibungsverhaltens von Lamellenkupplungen mit Carbon-Reibbelägen entwickelt. Nach einem Einlauf werden Laststufen mit unterschiedlichen Pressungs-Gleitgeschwindigkeits-Kombinationen (p-v-Variationen) durchlaufen. Das Konditionierungsverhalten des Reibsystems wird mithilfe eines Dauerschaltversuchs und nachfolgenden p-v-Variationen bewertet. Anhand dieser Testmethodik wird der Schmierstoffeinfluss auf das Reibungsverhalten beschrieben.
      PubDate: 2017-09-19
      DOI: 10.1007/s10010-017-0253-x
       
  • Overall optimization of electrodynamic shifting systems
    • Authors: A. Reul; R. König; S. Rinderknecht
      Abstract: The internal shifting system of a transmission has a significant influence on the dynamics, costs and comfort of the transmission. A comprehensive study of the shifting system makes it possible to show optimization potentials on the control, the mechanical and the electrical path of electrodynamic shifting systems. Therefore, various simulation and optimization models are used. Especially through a new optimization approach, it is possible to use optimization procedures at an early stage of the design process and to use them for design and modeling. By a detailed consideration of the synchronization process, it is also possible to further significantly improve the dynamics. This is supported by a modular and cost-efficient test rig concept, which makes it easy to compare the results and the models. In addition, the test rig provides the possibility to carry out investigations of dog clutches.
      PubDate: 2017-09-11
      DOI: 10.1007/s10010-017-0252-y
       
  • Ein Konzept zur Wirkungsgradoptimierung von Einzylinder-Dieselgeneratoren
           mittels Optimalsteuerung und Extremum-Seeking
    • Authors: Johannes Popp; Joachim Deutscher
      Abstract: Zusammenfassung In diesem Beitrag wird ein Konzept zur Wirkungsgradoptimierung hybrider Energiesysteme vorgestellt, welches insbesondere eine hochdynamisch vorgebbare Trajektorie des momentenbildenden Generatorstroms sowie während der Systemdimensionierung wählbare Konstruktionsparameter als Optimierungsfreiheitsgrade berücksichtigt. Das zweistufige Vorgehen wird anhand des Versuchssystems eines Einzylinder-Dieselgenerators veranschaulicht. Zuerst erfolgt die Ableitung eines modellbasierten Optimalsteuerungsproblems und dessen numerische Lösung. Dieser Ansatz dient zur Bestimmung einer optimalen Betriebsstrategie sowie Maschinendimensionierung und ermöglicht die Analyse der hochdynamisch vorgebbaren Stromtrajektorie. Im zweiten Schritt folgt die Diskussion der Probleme, welche bei der Übertragung der Steuerung auf eine reale Maschine auftreten. Diesbezüglich wird ein modellfreies Echtzeitoptimierungskonzept basierend auf Extremum-Seeking vorgestellt. Die Wirksamkeit sowohl des modellbasierten als auch des modellfreien Ansatzes wird anhand von Simulations- und Messergebnissen demonstriert.
      PubDate: 2017-09-05
      DOI: 10.1007/s10010-017-0251-z
       
 
 
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