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f+h fördern und heben 10/2017

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f+h fördern und heben 10/2017

TRANSFERPROJEKT ZUM

TRANSFERPROJEKT ZUM THEMA LINEARDIREKTANTRIEB FÜR KONVENTIONELLE FÖRDERGURTE 56 f+h 2017/10 www.foerdern-und-heben.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG In einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Transferprojekt wird ein Demonstrator mit einem Lineardirektantrieb für konventionelle Fördergurte zum Einsatz im innerbetrieblichen Materialtransport entwickelt und realisiert. Das Projekt entsteht in Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik (IAL), dem Institut für Transport- und Automatisierungstechnik (ITA) und den Industriepartnern Forbo Siegling GmbH, Transnorm System GmbH und der Wittenstein cyber motor GmbH. Die Verwendung eines linearen Direktantriebs ermöglicht die Verteilung der einzubringenden Antriebskräfte entlang des Fördergurts. Im Vergleich zu konventionellen Gurtförderern führt diese Antriebsart zu einer Reduzierung des Zugkraftniveaus im Fördergurt. Gegenüber den per konventionellem Reibschluss angetriebenen Gurtförderern, ist die Verwendung des Linearmotors durch eine hohe Dynamik charakterisiert, welche auf die direkte, kontaktlose Krafteinprägung zurückzuführen ist. Der Forschungsanspruch in diesem Bereich ergibt sich, neben der hohen Dynamik, aus den immer länger werdenden Förderstrecken und den ansteigenden Massenströmen. Diese veränderten Anforderungen bedürfen einer höheren Antriebsleistung, die eine Zunahme der Gurtzugkraft und somit eine Steigerung der benötigten Nennfestigkeiten der Gurte zur Folge hat. Letztere führt zu einem Anstieg der Kosten. Die Entwicklung eines Lineardirektantriebes für Fördergurte ist gegenwärtig eines von zwei alternativen Antriebssystemen, die am ITA untersucht werden, um die Zugkraft im Gurt zu senken. Bei dem zweiten betrachteten Antriebskonzept werden die in der Schüttgutfördertechnik im Obertrum ohnehin vorhandenen Tragrollen durch einen Antrieb erweitert, sodass die Kraft von der Antriebstrommel reduziert werden kann. Wie beim Lineardirektantrieb lässt sich dadurch die erforderliche Gurtzugkraft über der Förderstrecke verteilen. Einen schematischen Vergleich der beiden alternativen Antriebskonzepte zeigt Bild 01. SIMULATION MITHILFE DER MULTISKALENANALYSE Um den Einfluss der Verteilung der Antriebskräfte zu untersuchen, wurde mithilfe der Multiskalenanalyse und der Anwendung der Finite-Element-Methode (FEM) die Schnittstelle zwischen Fördergurt und Läufer modelliert. Die Multiskalenanalyse, in der ein größeres System für eine Simulation in unterschiedlichen Detaillierungsgraden modelliert wird, gliedert sich in drei Abschnitte. Im ersten Abschnitt werden in der mikromechanischen Skala die Fasern modelliert, denen sich durch die FE-Simulation und den messtechnisch ermittelten Materialparametern mechanische Eigenschaften zuweisen lassen. In der nächsten Stufe (mesomechanische Skala) fließen diese Ergebnisse als Eingangsdaten ein, um ein Teilstück des Fördergurts zu modellieren. Dieses Teilstück setzt sich aus der periodischen Anordnung der Fäden und der umgebenden Elastomermatrix zusammen. Im letzten Schritt, der makromechanischen Skala, wird der Fördergurt als ebenes Schalenmodell erstellt, in dem die vorherigen Ergebnisse einfließen, um die Spannungsverhältnisse bei unterschiedlichen Antriebskonzepten vergleichen zu können. Das qualitative Ergebnis dieses Vergleichs zwischen konventionellem Kopfantrieb und linearmotorischem Antrieb zeigt Bild 02. Zu sehen ist, dass es bei dem konventionellen Antrieb zu einer gleichmäßig hohen Gurtzugkraft im Obertrum kommt, die eine Erhöhung am aufliegenden Stückgut aufweist. Beim linearmotorisch angetriebenen Gurtförderer wird der Gurt lediglich linear am Eintragungsort der Antriebskräfte überhöht beansprucht. Im übrigen Gurt stellt sich, im Gegensatz zum konventionellen Antrieb, ein niedrigeres Zugkraftniveau ein. Der Simulation wurde das Konzept des bestehenden Demonstrators mit mittig an der Laufseite befestigten Läuferelementen zugrunde gelegt. Des Weiteren zeigt die Abbildung dieselbe Zugkrafterhöhung, die durch das Stückgut hervorgerufen wird. Prof. Dr.-Ing. Ludger Overmeyer leitet das Institut für Transport- und Automatisierungstechnik (ITA) der Leibniz Universität Hannover Prof. Dr.-Ing. Bernd Ponick leitet das Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik (IAL) der Leibniz Universität Hannover M. Sc. Malte Kanus ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am ITA, Dipl.-Ing. Univ. Mišel Radosavac ist ehemaliger Wissenschaftlicher Mit arbeiter des ITA M. Sc. Alexander Hoffmann ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am IAL 01 Vergleich alternativer Antriebskonzepte Antreibende Tragrollen antreibende Tragrolle Linearmotorischer Antrieb Linearmotor Förderrichtung Umlenktrommel Antriebstrommel AUF EINEN BLICK n Lineardirektantriebe am Gurtförderer ermöglichen die Reduzierung der Zugkraft im Gurt n Die Senkung des Zugkraftnievaus wird durch den bidirektionalen Einsatz linearer Hybridschrittmotoren erreicht n In der Praxis sind Fördergurte mit linearem Direktantrieb als Beschleunigungsband denkbar www.foerdern-und-heben.de f+h 2017/10 57

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