Zur Steuerung und Regelung des Allradantriebes bei Traktoren:
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1996
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I
1 EINLEITUNG .1
2 AUFGABENSTELLUNG UND ZIELSETZUNG.4
2.1 GEGENSTAND DER UNTERSUCHUNGEN.4
2.2 ANALYSE UND RECHNERISCHE MODELLIERUNG VON ALLRADANTRIEBSKONZEPTEN
. 5
2.3 ENTWURF UND DARSTELLUNG EINES ALTERNATIVEN ALLRADANTRIEBSKONZEPTES
AN EINEM VERSUCHSTRAKTOR.5
2.4 VERGLEICHENDE EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN .6
3 STAND DER TECHNIK.7
3.1 ORDNUNGSPRINZIP FUER ZWISCHENACHS-VERTEILERGETRIEBE .7
3.2 KONSTRUKTIONSSTAND BEI ALLRADGETRIEBENEN TRAKTOREN.9
3.2.1 FAHRZEUGKONZEPTE .9
3.2.2 AUSGEFUEHRTE ALLRADANTRIEBSKONZEPTE BEI TRAKTOREN. 11
3.2.2.1 ZWISCHENACHS-VERTEILERGETRIEBE BEI TRAKTOREN . 11
3.2.2.2 ANGETRIEBENE LENKACHSEN BEI STANDARDTRAKTOREN . 11
3.2.2.3 STEUERUNGSKONZEPTE FUER ZWISCHENACHS-VERTEILERGETRIEBE UND
ACHSGETRIEBE 16
3.3 ALLRADANTRIEB BEI SONSTIGEN RADFAHRZEUGEN. . . 18
3.3.1 ZWISCHENACHS-VERTEILERGETRIEBE UND STEUERUNGSKONZEPTE BEIM PKW. 18
3.3.2 ZWISCHENACHS-VERTEILERGETRIEBE UND STEUERUNGSKONZEPTE BEI
NUTZFAHRZEUGEN. 20
3.4 ANFORDERUNGEN AN DEN TRAKTOR-ALLRADANTRIEB. 21
3.4.1 BEURTEILUNGSKRITERIEN UND ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN. 21
3.4.2 AUSLEGUNGSDATEN FUER DEN TRAKTOR-ALLRADANTRIEB. 24
3.4.2.1 ALLGEMEINE EINSATZDATEN DES ALLRADANTRIEBES BEI TRAKTOREN .24
3.4.2.2 VERTEILUNG DER ANTRIEBSMOMENTE. 25
3.4.2.3 LASTKOLLEKTIVE FUER DEN TRAKTOR-ANTRIEBSSTRANG. 28
3.4.3 KINEMATISCHE ANFORDERUNGEN AN DEN TRAKTOR-ALLRADANTRIEB.29
3.4.3.1 KINEMATISCHE ANFORDERUNGEN AUS ROLLRADIENAENDERUNGEN AN DEN
REIFEN . . 30
3.4.3.2 KINEMATISCHE ANFORDERUNGEN AUS DER KURVENFAHRT. 32
3.4.3.3 KINEMATISCHE ANFORDERUNGEN AUS FAHRBAHNUNEBENHEITEN .36
3.4.3.4 DYNAMIK DER KINEMATISCHEN ANFORDERUNGEN. 36
4 STAND DER FORSCHUNG BEIM TRAKTOR-ALLRADANTRIEB.38
4.1 GRUNDLAGEN DER FAHRMECHANIK. 38
4.1.1 KRAEFTE AM RAD . 38
4.1.2 KRAEFTE, LEISTUNGEN UND FAHRWERKSWIRKUNGSGRAD AM ALLRADTRAKTOR.41
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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II
4.1.3 ABROLLKINEMATIK DER RAEDER.43
4.2 UNTERSUCHUNGEN ZU STANDARDTRAKTOREN MIT STARRER ACHSKOPPLUNG.44
4.2.1 NULLSCHLUPF-DEFINITION.45
4.2.2 WIRKUNGSGRADVERHALTEN.45
4.2.3 ZUGKRAFT UND ZUGLEISTUNG.46
4.2.4 REIFENVERSCHLEISS . 48
4.2.5 BODEN- UND PFLANZENSCHONUNG .48
4.2.6 VERHALTEN BEI KURVENFAHRT .49
4.3 UNTERSUCHUNGEN AN ZUGTRAKTOREN MIT KNICK- ODER ALLRADLENKUNG.49
4.4 UNTERSUCHUNGEN ZU TRAKTOREN MIT ALTERNATIVEN ALLRADANTRIEBSKONZEPTEN
. . 51
4.4.1 ALLRADANTRIEB MIT FREILAUFKUPPLUNG .51
4.4.2 ALLRADANTRIEB MIT ZWISCHENACHSDIFFERENTIAL.54
4.4.3 SONSTIGE ALLRADANTRIEBSKONZEPTE . 58
5 RECHNERISCHE MODELLIERUNG DER KURVENFAHRT DES ALLRADGETRIEBENEN
TRAKTORS .60
5.1 BISHERIGE ARBEITEN. 60
5.2 MODELLBILDUNG. 61
5.2.1 GLEICHGEWICHT DER KRAEFTE UND DREHMOMENTE BEI KURVENFAHRT.61
5.2.2 MODELLIERUNG DER TRIEBKRAEFTE UND SEITENKRAEFTE .62
5.2.3 KINEMATIK DER KURVENFAHRT.63
5.2.4 PARAMETER UND ZIELGROESSEN DES RECHENMODELLS.67
5.2.5 PROGRAMMABLAUF UND LOESUNG DES GLEICHUNGSSYSTEMS. 68
5.3 ERGEBNISSE DER MODELLIERUNG. 69
5.3.1 ERLAEUTERUNG DER ERGEBNISSE FUER BASISFAHRZEUG.69
5.3.2 EINFLUSS DES RADEINSCHLAGWINKELS AM KURVENINNEREN RAD.72
5.3.3 EINFLUSS DER FAHRBAHNART.74
5.3.4 EINFLUSS DES SPERRWERTES DES VORDERACHSDIFFERENTIALS .74
5.3.5 EINFLUSS DER ACHSLASTVERTEILUNG .74
5.3.6 EINFLUSS DER ZUGKRAFT .75
6 ENTWURF EINES ZWISCHENACHS-VERTEILERGETRIEBES
MIT STUFENLOS VERSTELLBARER UEBERSETZUNG .
77
6.1 SYSTEMBESCHREIBUNG.78
6.1.1 MECHANISCHER AUFBAU .78
6.1.2 HYDRAULISCHER AUFBAU . 79
6.1.3 AUFBAU DER ELEKTRONIK, VORGEHENSWEISE BEI DER PROGRAMMENTWICKLUNG
. 82
III
6.2 AUSLEGUNG UND MODELLIERUNG DES BETRIEBSVERHALTENS DES
HYDROSTATISCHEN
UEBERLAGERUNGSGETRIEBES. 84
6.2.1 MECHANISCHES BETRIEBSVERHALTEN . 84
6.2.2 HYDRAULISCHES BETRIEBSVERHALTEN . 85
6.2.3 WIRKUNGSGRADBILANZIERUNG . 88
6.3 STEUERUNG UND REGELUNG DER UEBERSETZUNG DES ZWISCHENACHS-
VERTEILERGETRIEBES.90
6.3.1 ALGORITHMEN ZUR REGELUNG DES TRAKTOR-ALLRADANTRIEBES .90
6.3.1.1 MOEGLICHE STEUER- UND REGELSTRATEGIEN .90
6.3.1.2 AM VERSUCHSTRAKTOR AUSGEFUEHRTE REGELSTRATEGIE .94
6.3.2 BESCHREIBUNG DES REGLERS UND DER REGELSTRECKE .95
6.3.2.1 WIRKUNGSPLAN DER REGELUNG .95
6.3.2.2 REGLER .R.98
6.3.2.3 STELLGROESSENMODELL.98
6.3.2.4 REGELSTRECKE.99
6.3.2.5 DYNAMIK DER REGELUNG. 103
6.3.2.6 REGELGENAUIGKEIT. 104
63
.
2.1
REGLEROPTIMIERUNG. . 106
7 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG. 110
7.1 VERSUCHSAUFBAU. 110
7.1.1 BESCHREIBUNG DES VERSUCHSTRAKTORS . 110
7.1.2 MESSWERTERFASSUNGSSYSTEM. 112
7.1.2.1 MESSGROESSEN UND SENSOREN. 112
7.1.2.2 MESSWERTERFASSUNG UND-VERARBEITUNG. 115
7.2 VERSUCHSPLANUNG UND VERSUCHSDURCHFUEHRUNG . 116
7.2.1 UNTERSUCHTE PARAMETER, BETRIEBS-UND FAHRZUSTAENDE. 116
7.2.2 VERHAELTNIS DER RADUMFANGSGESCHWINDIGKEITEN. 117
7.3 MESSABWEICHUNGEN. 118
8 VERSUCHSERGEBNISSE . 119
8.1 ALLRADANTRIEB MIT STARRER ACHSKOPPLUNG . 119
8.1.1 VERSUCHE ZUR GERADEAUSFAHRT. 119
8.1.1.1 VERTEILUNG DER DREHMOMENTE UND LEISTUNGEN BEI STRASSENFAHRT
OHNE ZUGKRAFT. 119
8.1.1.2 BLINDLEISTUNGEN IM ANTRIEBSSTRANG. 124
8.1.1.3 VERLUSTE IM ANTRIEBSSTRANG. 125
8.1.1.4 EINFLUSS VON FAHRBAHNART UND SCHLUPF. 126
IV
8.1.2 VERSUCHE ZUR KURVENFAHRT. 128
8.1.2.1 VERTEILUNG DER ANTRIEBSMOMENTE. 129
8.1.2.2 EINFLUSS VON FAHRBAHNART UND SCHLUPF. 132
8.1.2.3 KURVENFAHRT MIT GESPERRTEN ACHSDIFFERENTIALEN . 133
8.1.2.4 KURVENFAHRT MIT LENKBREMSE. 136
8.1.3 BETRIEBSVERHALTEN BEIM PFLUEGEN . . . *. 136
8.1.3.1 EINFLUSS DER BALLASTIERUNG AUF ACHSLASTEN UND ACHSDREHMOMENTE.
137
8.1.3.2 EINFLUSS DER DIFFERENTIALSPERRE AUF DIE GROESSE DER
RADANTRIEBSMOMENTE . . 139
8.1.4 VERBESSERUNGSPOTENTIAL DURCH ELEKTRONISCHE
ANTRIEBSSTRANGSTEUERUNGEN . . 141
8.2 ALLRADANTRIEB MIT GEREGELTER DREHMOMENTVERTEILUNG. 141
8.2.1 NACHWEIS DER FUNKTION. 141
8.2.1.1 GERADEAUSFAHRT MIT GEREGELTEM VORDERACHSANTRIEB. 142
8.2.1.2 ANTREIBEN UND BREMSEN .~. 144
8.2.1.3 VORWAERTS- UND RUECKWAERTSFAHRT. 147
8.2.1.4 EINFLUSS DER ACHSLASTEN. 148
8.2.2 KURVENFAHRT MIT GEREGELTEM VORDERACHSANTRIEB. 150
8.2.2.1 AUFTEILUNG DER DREHMOMENTE . 150
8.2.2.2 EINFLUSS DER ACHSLASTVERTEILUNG . . 154
8.2.3 BETRIEBSKENNDATEN DES UEBERLAGERUNGSGETRIEBES . 155
8.2.3.1 DREHZAHLVERHAELTNISSE AM UEBERLAGERUNGSGETRIEBE . 155
8.2.3.2 ABTRIEBSLEISTUNG AM HYDRAULIKMOTOR . 158
8.2.3.3 DREHZAHLREGELUNG FUER KURZZEITIGEN "STARREN ANTRIEB" . 161
8.3 REGELUNGSTECHNISCHE ANALYSE . 163
8.3.1 DEFINITION EINES GUETEKRITERIUMS. 163
8.3.2 UNTERSUCHUNGEN ZUM STATIONAEREN VERHALTEN DER REGELUNG. 164
8.3.3 UNTERSUCHUNGEN ZUM DYNAMISCHEN VERHALTEN DER REGELUNG. 166
8.3.3.1 FUEHRUNGSGROESSENAENDERUNGEN. 167
8.3.3.2 STOERGROESSENAENDERUNGEN . 169
8.3.4 HINWEISE ZUR GESTALTUNG EINES ADAPTIVEN REGLERS . 173
8.3.5 UNTERSUCHUNGEN ZUR SYSTEMSTRUKTUR. 174
8.4 GEGENUEBERSTELLUNG VON MESSUNG UND RECHNUNG . 176
9 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK. 178
ANHANG 1 GRUNDDATEN DER RECHNERISCHEN MODELLIERUNG . 182
ANHANG 2 SCHNITTBILD DES HYDROSTATISCHEN UEBERLAGERUNGSGETRIEBES . 183
V
ANHANG 3 ANTRIEB DER HYDRAULIKPUMPE AM VERSUCHSTRAKTOR . 184
ANHANG 4 AUSSTATTUNGSMERKMALE DES VERSUCHSTRAKTORS . 184
ANHANG 5 KONZEPT DER AUTOMATISCHEN ALLRAD- UND DIFFERENTIALSPERREN
SCHALTUNG AM VERSUCHSTRAKTOR . 186
ANHANG 6 REIFENDATEN DES VERSUCHSTRAKTORS . 187
LITERATURVERZEICHNIS. 188 |
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