Zur Einleitung der methodischen Grundauslegung für die Fahrwerkserweiterung wurde das universelle Einsatzspektrum von Traktoren zunächst in zusammenfassende relevante Operationen eingeteilt. Basierend auf dieser Einteilung wurden für vertikale, longitudinale und laterale Fahrdynamik die aus der der Kraftfahrzeugdynamik bekannten Modellansätze zur einfachen analytischen Beschreibung für eine Anwendung in der Grundauslegung von Traktorfahrwerken angepasst und angewandt. Neben den speziellen Anforderungen, die sich beispielsweise aus den Geschwindigkeiten, Geräteanbauten und Bodenprofilen des Einsatzspektrums ergaben, mussten die der Fahrzeugklasse Traktor eigenen Besonderheiten wie Massen, Massenverteilung und Rad- und Reifengrößen in der Anpassung der Modellansätze berücksichtigt werden. Ausgehend von den in der Grundauslegung ermittelten Bandbreiten für die Fahrwerksparameter wie vertikale Federsteifigkeit und Dämpfung sowie der Wankfedersteifigkeit wurde ein hydropneumatische Federungskonzept in Kombination mit einer adaptiven Regelung zur Abdeckung der Anforderungen ausgewählt. Für die weiterführende Untersuchung im Gesamtfahrzeugkontext wurde gleichermaßen ein Konzept für eine Einzelradaufhängung unter Einbeziehung der ermittelten Parameter für die Fahrwerksgeometrie bestimmt, dass wegen der nicht veränderbaren Geometrie allerdings nur einen Kompromiss in der Abdeckung der Anforderungen vorstellt. Für die weiterführenden Fahrdynamikuntersuchungen mittels Simulation wurde ein Gesamtfahrzeugmodell des Traktors mit Gerät in dem Mehrdomänen- Programmsystem MATLAB/Simulink abgebildet. Das in der Simulationsumgebung abgebildete Gesamtfahrzeugmodell ermöglichte die virtuelle Voruntersuchung und Optimierung der Konzepte für die Regelung, der Federung und der Achsaufhängung im Abgleich mit den Vorgaben der Grundauslegung. Die Untersuchungen ergaben beispielweise, dass die auf dem Fahrzeugdatenbus bereitgestellten Daten der Mensch-Maschine-Schnittstellen des Versuchstraktors und ein zusätzliches zur Regelung der Fahrwerksfederung installiertes minimales Sensornetzwerk ausreichen, um eine adaptive Regelung des Fahrwerks zu ermöglichen. Durch die Einbindung der Softwareentwicklung für den auf dem Erprobungsfahrzeug eingesetzten Regler konnte das Regelungskonzept von der virtuellen Umgebung direkt in den realen Fahrversuch übertragen werden. Der reale Fahrversuch wurde mit einem Standardtraktor als Versuchsträger durchgeführt, dessen Fahrwerk um eine einzelradgefederte Hinterachse erweitert wurde. Es hat sich gezeigt, dass bei entsprechender Konzeptauswahl die konstruktive Einbindung einer Fahrwerkserweiterung in die Standardtraktorgrundstruktur möglich ist. Die abschließenden einfachen Referenzversuche zur Validierung und Verifikation von Berechnung und Simulation zeigten, dass die in der Grundauslegung erarbeiteten Berechnungsverfahren durchaus qualitativ und quantitativ gültige Ergebnisse zur Vorauslegung liefern. Damit lässt sich in der Konzeptphase mit Hilfe der einfachen Berechnungsverfahren der Lösungsraum der optimalen Fahrwerksparametern mit minimalem Aufwand und unter Berücksichtigung verschiedener Randbedingungen eingrenzen und für eine Überprüfung mittels Simulation vorbereiten.
Grundlagen für die Entwicklung eines erweiterten Traktorfahrwerks mit adaptiver Regelung
2011
139 Seiten, 84 Bilder, 81 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Industrieroboter mit adaptiver Regelung in Fertigung und Montage
Kraftfahrwesen | 1983
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