Zustandsüberwachung bei Wälzlagern und Gleitringdichtungen. - 74 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Das Thema der Zustandsüberwachung von Gleitringdichtungen und Wälzlagern ist für den heutigen Maschinenbetrieb von großer Bedeutung. Viele Maschinen arbeiten heute meistens im Dauereinsatz, daher würde ein Ausfall einen großen wirtschaftlichen Verlust bedeuten. Durch ein gut kalkuliertes Überwachungssystem, kann ein möglicher Ausfall frühzeitig erkannt werden und zu einem günstigen Zeitpunkt eine Wartung bzw. ein Austausch durchgeführt werden. Im Rahmen dieser Arbeit ist eine Analyse der aktuellen Zustandsüberwachung von Maschinen durchgeführt worden, welche einen Aufschluss über den Gebrauch von Überwachungssystemen geben soll. Desweiteren wurde eine Patentrecherche zu den auf dem Markt vorhandenen Systemen durchgeführt und ausgewertet. Durch den Vergleich der Vor- und Nachteile hat sich ein Überwachungssystem von Gleitringdichtungen besonders bewährt, welches in ähnlicher Form konzipiert werden soll.
Entwicklung eines Streckenvorausschaumoduls und einer vorausschauenden Betriebsstrategie für einen seriellen Hybridbus im Linienverkehr. - X, 92 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011
In der vorliegenden Konzeptstudie wird eine Kraftstoffverbrauchsberechnung für einen seriellen Hybridbus im innerstädtischen Linienverkehr erstellt. Betriebsstrategien mit differenzierten State-of-Charge-Reglern gewährleisten eine Enthalpieerhöhung des Primärenergiespeichers vor Fahrabschnitten im elektrischen Betriebsmodus. Diese Varianten erfüllen ihre Aufgabe mit unterschiedlicher Effizienz. Für die Ermittlung der Kraftstoffverbräuche wird die modellbasierte Simulationssoftware Matlab®/Simulink® verwendet. Die Simulation wird anhand eines vorliegenden Offline-Modells durchgeführt. Ausgewählte Varianten verfügen über ein Streckenvorausschauungsmodul, welches der Effizienzsteigerung dient. Die Erstellung des Streckenvorausschauungsmoduls ist ebenso Teil der Arbeit wie die anschließende Variantensimulation. Reale wie synthetische Fahrstrecken mit unterschiedlichen Streckencharakteristiken erlauben Simulationen für verschiedene Einsatzszenarien. Ergänzungsweise werden Variationen der Hardware, wie Fahrzeugmasse oder Kapazität des Primärenergiespeichers, in die Simulation integriert. Die Analyse bringt Aufschluss über die Potentiale der SOC-Reglervariationen.
Algorithmen- und Softwareentwicklung für eine elektrohydraulische Bremsanlage in einem Versuchsfahrzeug. - IX, 102 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Die vorliegende Bachelor-Arbeit wurde im Rahmen der Umsetzung einer Brake-by-Wire-Bremsanlage erstellt. Das eigentliche Thema dieser Arbeit ist der Entwurf einer geeigneten Regelung, welche die Grundlage für den Betrieb eines solchen Systems darstellt. Ausgehend von einer Analyse der verwendeten Regelungstechnik bisher aufgebauter Forschungsfahrzeuge am Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik der Technischen Universität Ilmenau wurde mit der Erarbeitung möglicher Regelungskonzepte begonnen. Hierfür wurden Modelle der zu regelnden Teilsysteme Pedal- und Bremsaktuatorik erstellt, auf deren Grundlage der eigentliche Reglerentwurf durchgeführt wurde. Dabei wurden verschiedene Arten von in Fra-ge kommenden Reglern geprüft und die geeignetsten für die vorliegenden Systeme ausgewählt. Auch das Erstellen von Simulationsmodellen ist Bestandteil des Reglerentwurfs, mit welchen die Funktionsfähigkeit der entworfenen Regelungen theoretisch bestätigt werden konnte und darüber hinaus eine Optimierung der einzelnen Regler ermöglichte. Abschließend wurden diese zur Verwendung auf einem Echtzeitcomputer in der Programmiersprache LabVIEW umgesetzt.
Schnittstellenanalyse von gekoppelten und entkoppelten Bremssystemen. - 94 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2011
Von modernen Kraftfahrzeugen wird erwartet, dass sie ein hohes Sicherheitsniveau mit einem hohen Fahr- und Bedienkomfort verbinden. Da zudem die optimale Gestaltung der Betätigungseinrichtungen im Kraftfahrzeug beim Kunden zunehmend an Bedeutung gewinnt, wird das charaktervolle und ausdrucksstarke Produkt gesucht, das seinen Besitzer in seiner Individualität unterstützt und wiederspiegelt. Speziell bei Bremsanlagen von zukünftigen Elektrofahrzeugen sind noch umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erforderlich, um das Potential der entkoppelten Bremsanlagen bestmöglich uszuschöpfen. Im Mittelpunkt dieser Diplomarbeit stehen daher die Mensch-Maschine-Schnittstellen von modernen Brake-by-Wire-Bremsanlagen (BbW). Zunächst wird der Nutzen von entkoppelten Bremssystemen diskutiert und der aktuelle Stand der Wissenschaft und Technik dargelegt. Nach einer kurzen Auseinandersetzung mit der Parametrisierung eines physikalischen Ersatzmodells sowie deren Erweiterung wird das dynamische Bremsverhaltens von BbW-Bremsanlagen charakterisiert. Es werden die aktuell modernen EHB-Bremsanlagen zweier hybrid angetriebener Fahrzeuge: des Lexus LS600hL und des Mercedes S400h analysiert. Hier werden im speziellen die Schwerpunkte des Verlaufs des Bremsdruckes und der Fahrzeugverzögerung während der Rekuperationsphase und nach der Rekuperationsphase verfolgt und dargestellt. Ein interessantes Resultat ist ebenfalls der Anteil der Generatorbremse am Gesamtbremsmoment. Danach wird die Physiologie des Menschen in Anbetracht ihrer Interaktion mit dem Fahrzeug und die Wahrnehmungskanäle des Menschen genau betrachtet. Ein großes Interesse hierbei besteht in der exakten Bestimmung von Wahrnehmungsschwellen und Fühlbarkeitsgrenzen des Menschen. Hierzu wurde ein Versuchskonzept entwickelt und dargestellt. Um den Fahrer bei der optimalen Rekuperationsfindung zu unterstützen wird im nächsten Abschnitt die Integration der Rekuperation in ein Anzeigenkonzept diskutiert. Es werden optische, akustische und haptische Schnittstellen des MMS untersucht und zusammenfassend ein Vorschlag zur Realisierung gemacht. Abschließend erfolgt eine Zusammenfassung der Arbeit.
Entwicklung einer reibungsminimierten geregelten Flügelzellenpumpe für den Schmierölkreislauf von PKW-Verbrennungsmotoren. - 138 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2010
Bei der Entwicklung von Nebenaggregaten eines Verbrennungsmotors rückt die Energieeffizienz aufgrund umweltpolitischer Debatten in Politik und Gesellschaft immer weiter in den Vordergrund. In der vorliegenden Arbeit wird in Zusammenarbeit mit der Fa. Geräte- und Pumpenbau Merbelsrod die Optimierung einer geregelten Flügelzellenpumpe für die Versorgung eines Pkw- Verbrennungsmotors mit Schmieröl untersucht. Dazu werden die Optimierungsansätze recherchiert und deren Potential analysiert. Im weiteren Verlauf werden die wichtigsten Ansätze detailliert untersucht. Das bedeutet unter anderem die 1D- Simulation von Kammerdruckverläufen, die Berechnung von Einsparpotentialen und die FEM- Analyse einzelner Bauteile. Mit den gewonnenen Erkenntnissen erfolgt die konstruktive Umsetzung eines Pumpenprototyps. Diese Versuchspumpe wird anschließend auf dem Ölpumpenprüfstand der Fa. GPM vermessen, um zu überprüfen ob die Ergebnisse aus Simulationen und Berechnungen realisiert werden können bzw. ob die Annahmen und Parameter für die Simulation und Berechnung sorgfältig gewählt wurden. Resultierend aus den Untersuchungen geht eine Ölpumpe mit einem um 18% höheren Wirkungsgrad gegenüber einer Vergleichspumpe hervor.
Untersuchung des Potenzials von Regelsystemen zur Verbesserung der Energieeffizienz. - IX, 66 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
Das Thema der Arbeit ist die Untersuchung der Realisierbarkeit einer Reifendruckregelanlage, welche eine automatische Reifenfülldruckanpassung in Abhängigkeit sich verändernder Fahrsituationen ermöglichen soll. Die Grundlage und eine Einführung in die Thematik der Reifendruckregelanlagen bildet eine ausführliche Patentrecherche, die Klarheit über den Stand der Technik vermitteln soll und bereits erste Ansätze der Realisierbarkeit einer automatisierten Reifenfülldruckregelung darlegt. Der Reifenfülldruck ist hierbei ein wesentlicher Faktor zur Beeinflussung sämtlicher Reifen- und Fahreigenschaften. Durch dessen Variation ergibt sich die Möglichkeit, direkt in das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeuges einzugreifen, um dadurch eine Verbesserung der Fahrsicherheit, eine Optimierung des Kraftstoffverbrauchs oder auch eine Steigerung des Komforts zu erzielen. Diese Optimierungsmöglichkeiten sind das Resultat der Auswirkung einer Fülldruckänderung auf bestimmte Reifenkennwerte, welche im Verlauf der Arbeit näher erläutert werden. Weiterhin wird verdeutlicht, welche Optimierungsmaßnahmen durch die Beeinflussung der Reifenkennwerte vorgenommen werden können, um die Dynamik des Kraftfahrzeuges zu steigern. Nach der Erläuterung der Grundlagen erfolgt eine Machbarkeitsanalyse, in welcher der wesentliche Aufbau einer Reifendruckregelanlage erklärt wird. Hierdurch entsteht ein Überblick über die zahlreichen Einzelkomponenten des Systems, die für eine automatische Reifenfülldruckregelung notwendig sind. Anhand der Grundlagen der Thermodynamik wird im Zuge der Machbarkeitsanalyse weiterhin untersucht, mit welchen theoretischen Fülldruckänderungszeiten zu rechnen ist. Dabei wird besonders der Einfluss der verschiedenen Reifenvolumina, Volumenströme und Ventilquerschnitte deutlich, welche eine Berechnungsgrundlage für die anschließende Dimensionierung der Druckluftversorgungseinrichtung und deren Komponenten darstellen. Abschließend erfolgt eine Potenzialabschätzung, aus der zukünftige Aufgaben für die Entwicklung einer funktionsfähigen Reifendruckregelanlage hervorgehen.
Hydraulische und mechanische Konzeption und Konstruktion eines elektrohydraulischen Bremssystems in einem Pkw-Versuchsträger. - XVII, 178 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2010
Es wird ein Serienfahrzeug mit konventioneller Betriebsbremsanlage auf einen Pkw-Versuchsträger mit entkoppeltem System umgerüstet, das unterschiedliche Bremspedalcharakteristiken simulieren läßt. Es sollen verschiedenste Architekturen realer Bremssysteme nachgebildet werden können, wobei der Fokus auf Bremssystemen moderner Hybrid- und Elektrofahrzeuge liegt, welche in der Lage sind, eine elektromechanische Generatorbremse im Zusammenspiel mit einem konventionellen System zu nutzen. Der Zusammenhang zwischen Pedalkraft, Pedalweg und Fahrzeugverzögerung soll in weiten Bereichen frei variiert werden können, was verschiedenste Untersuchungen hinsichtlich Bremspedalgefühl, Brake-Blending und Bremskraftverteilungsänderungen ermöglicht. Ein passendes hydraulisches System ist zu entwickeln mit anschließender Konzeption und Konstruktion diverser Komponenten wie Hydraulikblöcke und Aktuatoren.
Experimentelle Untersuchungen zur Reibfilmausprägung an trockenlaufenden Radbremsen. - XIII, 108 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Das Thema der Arbeit ist die experimentelle Untersuchung zur Reibschichtausprägung an trockenlaufenden Radbremsen. Die Visualisierung der Reibschicht während des Betriebs der Bremse stand hierbei im Vordergrund. Hierfür wurde ein Prüfstand entwickelt und aufgebaut, mit dem die Reibschicht beobachtet werden kann. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen Aufschluss über Aufbau, Entstehungs- und Zerstörungsmechanismen der Reibschicht liefern. Ein besseres Verständnis der Reibvorgänge in der Reibpaarung eines Bremssystems bildet die Grundlage für Optimierungen der Reibmaterialien und trägt damit zur Verbesserung von Komforteigenschaften und Umweltverträglichkeit bei.
Bewertung und Weiterentwicklung eines neuartigen Fahrwerkkonzeptes auf Basis einer linearen Radaufhängung. - XXII, 128 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2010
Die Radaufhängung bildet einen wesentlichen Bestandteil eines Fahrwerks und stellt die unmittelbare Verbindung zwischen dem Rad und dem Fahrzeugaufbau her. Aufgrund der stetig wachsenden Fahrleistungen und der fortschreitenden Massenzunahme von Fahrzeugen können die Anforderungen hinsichtlich der Fahrdynamik, der Fahrsicherheit, sowie des Fahrkomforts meist nur noch mit Einzelradaufhängungen erzielt werden. Neben ausgereiften Varianten, wie der Federbeinradaufhängung oder dem Doppelquerlenker erscheinen vereinzelt Konzepte einer linearen Radaufhängung, die schon in den ersten Kraftfahrzeugen um 1900 Anwendung fand. Im Rahmen dieser Arbeit werden daher die Potentiale eines Fahrwerkes, welches solch eine Radaufhängung nutzt, analysiert, sowie einem umfassenden Vergleich und einer Bewertung gegenüber anderen Achskonzepten unterzogen. Dazu erfolgt die Simulation des kinematischen Achsverhaltens, sowie des Fahrverhaltens eines Fahrzeuges, welches eine lineare Radaufhängung an der Vorder- bzw. Hinterachse nutzt. Das Ergebnis bildet eine Konzeptkonstruktion an einem Beispielfahrzeug, welches die Vorteile von linearen Radaufhängungen verdeutlicht.
Analyse von Bremsstäuben und Straßenstaub. - IX, 105 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
Die Bremsanlage eines mit Bremsscheiben ausgerüsteten Kraftfahrzeugs basiert auf dem Prinzip des mechanischen Verschleißes zweier Reibpartner. Die dadurch entstehenden Bremspartikel werden konstruktionsbedingt an die Umwelt abgegeben. Die emittierenden Partikelgrößen entsprechen dabei denen der TSP-, PM10- und PM2;5-Emissionen und werden zum Feinstaub gezählt. Die Lungengängigkeit dieser PM10- und PM2;5-Emissionen hat dabei Einflüsse auf die Gesundheit des Menschen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher mit der grundlegenden Analyse von Brems- und Straßenstaub, um deren chemische und elementare Zusammensetzung zu ermitteln. Dafür wurden ECE- und NAO-Reibbeläge sowie deren in den Prüfstandtests gesammelten Bremsstäube untersucht und mit den aus den Straßentests hervorgehenden Stäuben verglichen. Aus den durchgeführten Untersuchungen konnten Aussagen über die Zusammensetzung und Vergleichbarkeit der jeweiligen Stäube untereinander abgeleitet werden. Die rein optischen Untersuchungen der Stäube mittels des Lichtmikroskops haben keine nennenswerten Aussagen liefern können und werden daher für ähnliche Analysen nicht empfohlen. Die Ergebnisse der REM-EDX-Untersuchungen bestätigen die in der Literatur enthaltenen Angaben. Bei den XRD-Analysen konnten sowohl einige der chemischen Verbindungen aus der Literatur bestätigt als auch weitere Inhaltsstoffe ermittelt werden.