Kraft von innen

Antriebstechnik

Innenzahnradmotoren – Lüfter, Gebläse und Kompressoren in mobilen Arbeitsmaschinen sind auf drehzahlstarke Antriebe angewiesen. In diese Bresche springt Bucher mit seinen wirtschaftlichen und leistungsstarken Innenzahnradmotoren.

11. April 2012

Der Volksmund kennt den Ausdruck »Feld-, Wald- und Wiesentechnik«. Obwohl es begrifflich recht naheliegt, trifft das keinesfalls auf die heutige Technik in mobilen Arbeitsmaschinen zu. Dieser Meinung ist auch Bucher Hydraulics. Dessen Innenzahnradmotoren der Baureihe QXM sind optimal für die Anforderungen im Mobilbereich ausgelegt. Bereits im Feld erprobt, bieten sie laut Bucher sehr hohe Gesamtwirkungsgrade über einen großen Drehzahlbereich und ein ausgezeichnetes Anlaufverhalten. Zudem arbeiten sie leise. Diese Faktoren legen den Einsatz in Lüftern, Gebläsen und Kompressoren von mobilen Arbeitsmaschinen nahe.

Seit einigen Jahren arbeitet der QXM42-High-Speed-Motor in Sägeantrieben von Holzerntemaschinen. Er leistet dort Drehzahlen bis zu 10.000 Umdrehungen pro Minute, bringt hohe Wirkungsgrade und das über eine lange Lebensdauer hinweg. Bucher liefert den QXM42 mit 20, 25 und 32 Kubikzentimetern Hubraum aus. Dank der Innenzahnradtechnologie nahmen die Betriebszeiten der Arbeitsmaschinen im Vergleich zu bisher eingesetzten Hydraulikmotoren zu – und das bei weniger Kraftstoffverbrauch.

Kleines Schluckvolumen

Diese positiven Erfahrungen gaben den Impuls zur Entwicklung von weiteren Innenzahnradmotoren für mobile Arbeitsmaschinen. Jetzt stehen mit den Baugrößen QXM12 und QXM22 zwei kleinere Motoren mit einem Schluckvolumen zwischen drei und acht Kubikzentimetern pro Umdrehung zur Verfügung. Trotz der geringen Maße erzeugen die neuen kleinen Ausführungen hohe Drehzahlen von rund 6.000 Umdrehungen pro Minute.

Die Motoren erzielen bei einem Druck von bis 180 bar einen hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrad von 92 Prozent. Sie beschleunigen in nur 100 Millisekunden von null auf die Maximaldrehzahl. Damit erzeugt der nur drei Kilogramm schwere Innenzahnradmotor eine ähnliche Leistungsdichte wie ein Formel-1-Rennwagen.

Intelligente und nachhaltige Produktion nimmt in der Landwirtschaft einen zunehmend höheren Stellenwert ein. Forderungen nach energiesparenden und die Umwelt schonenden Konzepten konnte Bucher bei seinen Innenzahnradmotoren mit einer Vielzahl spezieller technischer Eigenschaften erfüllen. Nach Herstellerangaben fällt vor allem der Vergleich mit der herkömmlich angewandten Antriebstechnik wie Außenzahnrad- und Axialkolbenmotoren deutlich zugunsten des QXM-Konzepts aus. Wirkungsgrad, Startverhalten, Betriebssicherheit und Geräuschpegel stehen dabei im Vordergrund.

Durch den konstruktiven Aufbau des Innenzahnradmotors lässt sich der Förderstrom im Ein- und Auslassbereich in Bewegungsrichtung des Getriebes führen. Dadurch gibt es keinen radialen Aufprall des Ölstroms wie bei Außenzahnradmotoren, Turbulenzen und Strömungsverluste sind deutlich geringer. In Innenzahnradmotoren werden verglichen mit Axialkolbenmaschinen pro Umdrehung keine Verdrängungselemente beschleunigt beziehungsweise abgebremst.

Beides wirkt sich vor allem im oberen Drehzahlbereich positiv aus und ist ein Grund für den deutlich höheren hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrad des QXM.

Weniger Geräusche

In Triebwerken treten häufig Probleme mit Pulsation auf, was einhergeht mit einer starken Geräuschentwicklung. Diese Phänomene sind ein wichtiges Thema bei der Auswahl der eingesetzten Lüfter-, Gebläse- und Kompressorantriebe. Auch hier bevorzugen die meisten Anwender Innenzahnradmotoren wie die Baureihe QXM12 und QXM22 von Bucher. Diese arbeiten mit wesentlich weniger Geräuschentwicklung, denn sie besitzen Eigenschaften wie eine lange Druckaufbaustrecke entlang des Halbmonds, Ritzel mit großem Durchmesser zum langsamen Öffnen und Verdrängen sowie eine spezielle Verzahnung für geringe Drehmomentschwankungen.

In Summe entsteht weniger Pulsation und der Motor läuft leiser. Hinzu kommt, dass der Motor sanft anläuft, da sich die rotierenden Bauteile Ritzel und Zahnkranz im nicht kompensierten Kammersystem frei bewegen können. Deshalb kommt es erst gar nicht zu einem unerwünschten Stick-Slip-Effekt, was den QXM laut Bucher im Anlaufverhalten Außenzahnrad- oder Axialkolbenmotoren deutlich überlegen macht.

Neben allen Konstruktionsdetails sind die Motoren der QXM-Baureihe auch besonders betriebssicher. Die Motoren setzen sich aus wenigen Einzelteilen zusammen, welche alle aus hochfesten Werkstoffen bestehen. Das macht sie von Hause aus äußerst robust. Während kontinuierlich hohe Drehzahlen von mehr als 3.000 Umdrehungen pro Minute für andere Motoren problematisch werden, zeigt der QXM dann erst seine Stärken, meldet der Hersteller.

Feldeinsätze haben gezeigt, dass diese Motoren trotz der Höchstleistungen von 6.000 Umdrehungen eine deutlich höhere Betriebssicherheit und längere Lebensdauer erzielen. Basis hierfür ist die Zwangsschmierung der hydrodynamischen Gleitlager im nicht kompensierten System, mit der thermische Überbelastungen der Schmierfilme nahezu ausgeschlossen sind.

Des Weiteren ist der QXM-Motor mit einem integrierten Wälzlager im Bereich des Wellendichtrings ausgerüstet. Daraus ergibt sich eine optimale axiale und radiale Führung der Welle zur Aufnahme externer Lüfter beziehungsweise Gebläsekräfte. Als weiteren Effekt gibt es keine Schwingungen der QXM-Motorwelle mehr, was den Schutz gegen externe Leckage erhöht.

Tugenden sehr gefragt

Anwendungsbeispiele sind Lüfterantriebe in Traktoren und Holzerntemaschinen, selbstfahrenden Erntemaschinen oder Baumaschinen, Gebläse- und Kornverteilscheibenantriebe in Sämaschinen, Kompressorantriebe für Klimaanlagen in Straßenbaumaschinen oder Gebläseantriebe für Kehrmaschinen.

In diesen Anwendungen sind die Tugenden der QXM-Baureihe laut Bucher besonders gefragt, da sie die Forderungen nach bedarfsgerechtem und somit wirtschaftlichem Einsatz erfüllen. Außerdem halten die QXM-Motoren bei Lüfterantrieben für Dieselmotoren die bereits geltenden Emissionsvorschriften gemäß Interim Tier 4 und der ab dem Jahr 2014 in Kraft tretenden Final Tier, Stufe IV, ein.

Erschienen in Ausgabe: 01/2012