DE102022212038A1

DE102022212038A1 - Prüfstand für eine Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102022212038A1
Application number: DE102022212038.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dwolinski; Sebastian Egner; Sebastian Kaufmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-10-17
Filing date: 2022-11-14
Publication date: 2024-04-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Prüfstand (1) für eine Arbeitsmaschine (2), umfassend jeweils eine Belastungsmaschine (8) für jedes angetriebene Rad (5) der Arbeitsmaschine (2), wobei eine Ausgangswelle (9) der Belastungsmaschine (8) mit einer Felge (6) des angetriebenen Rads (5) drehfest koppelbar ist. Der erfindungsgemäße Prüfstand (1) zeichnet sich dadurch aus, dass der Prüfstand (1) weiterhin einen Aktuator (22) für eine Arbeitsmechanik (34) der Arbeitsmaschine (2) umfasst, wobei der Aktuator (22) dazu ausgebildet ist, eine horizontale Kraft und eine vertikale Kraft in die Arbeitsmechanik (34) einzuleiten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für eine Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen entsprechenden Antriebsstrangprüfstand.
Getriebeprüfstände bzw. Antriebsstrangprüfstände zum Prüfen von Kraftfahrzeuggetrieben bzw. von vollständigen Kraftfahrzeugantriebssträngen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Prüfstände werden üblicherweise zur Qualitätskontrolle verwendet, um Funktionsstörungen in Antriebssträngen frühzeitig durch eine Reihe von Belastungstests zu erkennen. Typische Funktionsstörungen entstehen z.B. durch spielbehaftete Bauteile, wie z. B. Zahnräder, Synchronringe, Synchronkörper, Lamellenkupplungsscheiben und Wellen, die ausgelenkt und zu Schwingungen angeregt werden können. Im Rahmen einer derartigen Funktionserprobung werden in der Regel auch das Akustikverhalten und die Schaltqualität geprüft. Darüber hinaus finden derartige Prüfstände aber auch in der Entwicklung und stetigen Verbesserung von Kraftfahrzeugantriebssträngen Verwendung.
In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 103 28 461 A1 einen Fahrzeugprüfstand mit einer Belastungsmaschine für jedes antreibbare Rad eines Kraftfahrzeugs. Die Belastungsmaschinen sind dabei direkt, beispielsweise über Radbolzen, oder indirekt, beispielsweise über einen Riementrieb, mit den Felgen der Kraftfahrzeugräder verbunden, so dass die Belastungsmaschinen den Antriebsstrang sowohl antreiben als auch bremsen können. Der Fahrzeugprüfstand der DE 103 28 461 A1 umfasst weiterhin eine Rahmenkonstruktion, über welche das Kraftfahrzeug und die Belastungsmaschinen angehoben und zueinander ausgerichtet werden können. Während des Prüfvorgangs wird das Kraftfahrzeug vollständig von der Rahmenkonstruktion getragen, so dass die Fahrzeugräder keinen Bodenkontakt haben.
Aus der DE 10 2021 205 741 A1 ist ein Prüfrad für einen Antriebsstrangprüfstand bekannt, umfassend eine Radfelge, eine Radlagerung, eine Blockiervorrichtung, eine Radwelle und eine Radnabe. Die Radnabe ist dabei drehfest auf der Radwelle angeordnet und die Radwelle und die Radnabe sind über die Radlagerung drehbar in der Radfelge gehalten. Die Blockiervorrichtung ist drehfest mit der Radfelge verbunden ist. Die Radwelle ist weiterhin dazu ausgebildet, über einen ersten Anschlussflansch drehfest mit einer Abtriebswelle eines zu prüfenden Antriebsstrangs verbunden zu werden und die Radnabe ist dazu ausgebildet, über einen zweiten Anschlussflansch drehfest mit einer Antriebswelle des Antriebsstrangprüfstands verbunden zu werden. Schließlich ist die Radnabe weiterhin dazu ausgebildet, über einen dritten Anschlussflansch drehfest mit der Blockiervorrichtung verbunden zu werden, so dass eine Verdrehbarkeit der Radwelle gegenüber der Radfelge blockiert ist, wobei der dritte Anschlussflansch nur dann verbindbar ist, wenn der zweite Anschlussflansch nicht verbunden ist.
Weiterhin sind im Stand der Technik Prüfstände bekannt, die es erlauben, beispielsweise Frontladerschaufeln sowie den zugehörigen Arbeitsantrieb von Arbeitsmaschinen hinsichtlich ihres Verhaltens unter verschiedenen Belastungen zu prüfen.
Die bekannten Prüfräder sind jedoch insofern nachteilbehaftet, als dass sie keine vollständige und gleichzeitige Prüfung eines Fahrantriebsstrangs und eines Arbeitsantriebsstrangs einer Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Radladers, ermöglichen. Zudem sind keine Prüfstände bekannt, die Prüfvorgänge ermöglichen, die dem tatsächlichen Belastungsverlauf im Betrieb der Arbeitsmaschine, welche die Frontladerschaufel aufweist, entsprechen. Im realen Betrieb verschieben sich nämlich die Kraftwirklinien bzw. die Kraftangriffspunkte, was durch bekannte Prüfstände jedoch nicht abgebildet werden kann. So besteht die einzige Möglichkeit, eine Arbeitsmaschine wie einen Radlader vollständig und gleichzeitig hinsichtlich ihres Fahrantriebsstrangs und ihres Arbeitsantriebsstrangs zu prüfen, nach wie vor darin, entsprechende Versuche im freien Feld, beispielsweise in einer Kiesgrube, durchzuführen. Dies ist jedoch zeitaufwändig und teuer.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Prüfstand für eine Arbeitsmaschine vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Prüfstand für eine Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für eine Arbeitsmaschine, umfassend jeweils eine Belastungsmaschine für jedes angetriebene Rad der Arbeitsmaschine, wobei eine Ausgangswelle der Belastungsmaschine mit einer Felge des angetriebenen Rads drehfest koppelbar ist.
Die Erfindung beschreibt also einen Prüfstand, der dazu geeignet ist, eine Arbeitsmaschine zu prüfen. Unter einer Arbeitsmaschine wird dabei beispielsweise ein Radlader, ein Muldenkipper oder Ackerschlepper verstanden. Indem der Prüfstand zum Prüfen von Arbeitsmaschinen geeignet ist, ist er im Vergleich zu einem Prüfstand für PKW deutlich stabiler und belastbarer ausgelegt.
Der Prüfstand umfasst eine Belastungsmaschine für jedes angetriebene Rad der Arbeitsmaschine. Eine Motorwelle jeder Belastungsmaschine ist dabei vorzugsweise jeweils gelenkig und ggf. mit einem geringfügigen axialen Spiel zumindest mittelbar mit einer Abtriebswelle eines des jeweiligen angetriebenen Rads drehfest verbindbar, um Drehzahlen bzw. Drehmomente in die Felge des jeweiligen angetriebenen Rads und damit in den Antriebsstrang der Arbeitsmaschine einleiten zu können. Unter eine mittelbaren Verbindung wird dabei im Sinne der Erfindung eine Verbindung beispielsweise über ein Getriebe oder eine Übersetzungsstufe verstanden. Die Belastungsmaschinen sind bevorzugt als entsprechend leistungsstarke Elektromotoren ausgebildet. Besonders bevorzugt weisen die Belastungsmaschinen eine integrierte Drehmomenterfassung auf, beispielsweise über einen Sensor oder rechnerisch anhand der Betriebsströme und Betriebsspannungen.
Im Regelfall wird die Arbeitsmaschine vierrädrig ausgebildet sein, wobei im Regelfall auch alle vier Räder angetrieben sind. Dementsprechend umfasst der Prüfstand im Regelfall also vier Belastungsmaschinen. Es sind im Prinzip aber ebenso Arbeitsmaschinen mit nur zwei angetriebenen Rädern oder mit sechs oder mehr angetriebenen Rädern möglich. In diesem Fall umfasst der Prüfstand entsprechend ebenfalls die jeweilige Anzahl an Belastungsmaschinen.
Der erfindungsgemäße Prüfstand zeichnet sich nun dadurch aus, dass der Prüfstand weiterhin einen Aktuator für eine Arbeitsmechanik der Arbeitsmaschine umfasst, wobei der Aktuator dazu ausgebildet ist, eine horizontale Kraft und eine vertikale Kraft in die Arbeitsmechanik einzuleiten.
Die Erfindung zeigt somit einen Prüfstand für eine Arbeitsmaschine als Gesamtfahrzeug, der nicht nur dazu ausgebildet ist, den Fahrantrieb der Arbeitsmaschine zu prüfen, sondern darüber hinaus in einer möglichen Überlagerung auch die Gesamtstrukturbelastung auf das Fahrzeug und dessen Antriebsstrang mit der jeweiligen Arbeitsvorrichtung zu prüfen, beispielsweise mit einer Frontladerschaufel. Aufwendige Prüfvorgänge, die bisher im Feld oder in Kiesgruben vorgenommen werden mussten, können damit reproduzierbar im Labor auf dem erfindungsgemäßen Prüfstand erfolgen. Es können dem Arbeitszyklus entsprechende Kräfte und Momente in die Struktur der Arbeitsmaschine eingeleitet werden und zugleich der gesamte Antriebsstrang mit Drehzahl und Drehmoment beaufschlagt werden, welche einem realistischen Arbeitszyklus entsprechen.
In der Regel umfasst ein Prüf- und Arbeitszyklus eines Radladers die folgenden Schritte:

1. Befüllen der Frontlader-Schaufel in angesenkter Position. Dazu ist eine Schubkraft, also eine horizontal wirkende Kraft, erforderlich. Am Ende der Befüllung wirkt die Gravitationskraft auf die Schaufel, also eine vertikale Kraft. Beide Kräfte sind nicht stationär, sondern die Kraftangriffspunkte an der Schaufel verschieben sich während der Befüllung. Auch die Höhe der Kräfte variiert, bis nur noch die finale Gravitationslast am Ende der Befüllung wirkt. Beide Kräfte wirken überlagert.
2. Der Radlader rangiert, hierzu ist ein Drehmoment erforderlich.
3. Die Schaufel wird weiter angehoben.
4. Die Schaufel wird entleert, somit entfällt die Gewichtskraft des Schüttguts auf die Schaufel.

Das Einleiten einer horizontalen Kraft über den Aktuator simuliert beispielsweise bei einem Radlader ein Einfahren der Schaufel in einen Haufen mit zu verladendem Schüttgut. Die horizontale Kraft wird über den Aktuator daher vorteilhaft so eingeleitet, dass sie entgegen der Fahrtrichtung der Arbeitsmaschine beim Einfahren in den Haufen entspricht.
Wenn der Aktuator eine vertikale Kraft einleitet, dann erfolgt dies vorteilhaft so, dass die Kraft nach unten wirkt. Dies simuliert beispielsweise bei einem Radlader ein Anheben der Schaufel mit dem sich in der Schaufel befindenden Schüttgut.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Prüfstand dazu ausgebildet ist, die Arbeitsmaschine über ihre Radnaben einzuspannen. Somit wird die Arbeitsmaschine also im Prüfstand angeordnet, indem sie ohne Bereifung direkt über ihre Abtriebswellen bzw. Radnaben in entsprechende Halterungen mit den entsprechenden Freiheiten eingespannt wird. Die Motorwellen der Belastungsmaschinen können dann mit den Radnaben verbunden werden, beispielsweise über ein Zwischen- bzw. Adapterstück.
Gemäß einer alternativ bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Prüfstand horizontale Rollenbahnen zur Abstützung der Arbeitsmaschine über ihre Räder umfasst. Der Prüfstand umfasst also zumindest für jedes angetriebene Rad, insbesondere für jedes Rad der Arbeitsmaschine eine horizontal angeordnete Rollenbahn, auf welcher das jeweilige Rad abgestellt werden kann, so dass die jeweilige horizontale Rollenbahn die auf dem jeweiligen angetriebenen Rad lastende Gewichtskraft der Arbeitsmaschine abstützen kann. Unter einer Rollenbahn wird dabei eine aus einer Vielzahl von einzelnen Rollen gebildete Fläche verstanden, wobei die Rollen vorzugsweise frei drehend sind, also eine Drehbewegung des auf ihnen abgestellten Rads der Arbeitsmaschine zulassen, ohne dass daraus eine translatorische Bewegung der Arbeitsmaschine folgt. Die horizontalen Rollenbahnen stützen somit das Gewicht der Arbeitsmaschine ab und ermöglichen gleichzeitig ein freies Drehen der angetriebenen Räder. Die Rollenbahn ist vorteilhaft nicht angetrieben.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Prüfstand vier Belastungsmaschinen aufweist, wobei jeweils eine Ausgangswelle einer Belastungsmaschine über jeweils ein Adapterstück mit der jeweils einen Felge drehfest koppelbar ist. Da eine Arbeitsmaschine in der Regel vier angetriebene Räder umfasst, kann eine derartige Ausbildung des Prüfstands, nämlich mit vier Belastungsmaschinen, zum Prüfen der meisten gängigen Arbeitsmaschinen verwendet werden. Das jeweils eine Adapterstück kann dabei beispielsweise ein flanschartiges Adapterstück sein, welches einerseits mit der jeweiligen Felge der Arbeitsmaschine verbindbar ist und andererseits direkt oder indirekt mit der Ausgangswelle des Belastungsmotors verbindbar ist. Die Verbindung mit der Felge erfolgt vorteilhaft über eine Reihe von Schraubverbindungen, so dass sich eine belastbare und drehfeste Verbindung zwischen der Felge und dem Adapterstück ergibt. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Arbeitsmaschine während des Prüfvorgangs auf der auch im Arbeitsbetrieb der Arbeitsmaschine verwendeten Bereifung stehen kann und sich insbesondere auch aus eigener Kraft fortbewegen kann, also beispielsweise in eine Prüfposition auf dem Prüfstand fahren kann bzw. den Prüfstand wieder aus eigener Kraft verlassen kann. Der Prüfvorgang wird dadurch vereinfacht und beschleunigt. Zudem ist das Verhalten der Arbeitsmaschine durch Verwendung der auch im Arbeitsbetrieb verwendeten Bereifung besonders realistisch, da beispielsweise die entsprechenden Elastizitäten und die daraus resultierende Feder-/Dämpfereigenschaften der Bereifung erhalten bleiben. Dies ist insbesondere zum Erzeugen von sehr realitätsnahen Aussagen hinsichtlich Strukturverhalten der Achsen, Chassis- und Fahrzeugkomponenten vorteilhaft. Die Verbindung des Adapterstücks mit der Motorwelle kann beispielsweise über eine Steckverzahnung oder ein Kardangelenk erfolgen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Aktuator einen ersten Seilzug aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, eine Arbeitsmechanik der Arbeitsmaschine horizontal zu belasten. Der Seilzug greift dabei bevorzugt von hinten an der Arbeitsvorrichtung, beispielsweise einer Schaufel, an, um eine horizontale Kraft nach hinten, also entgegen der Fahrtrichtung, zu simulieren. Über geeignete Umlenkeinheiten kann allerdings der Seilzug auch von vorne in die Arbeitsvorrichtung eingreifen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Aktuator einen zweiten Seilzug aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, die Arbeitsmechanik der Arbeitsmaschine vertikal zu belasten. Der zweite Seilzug greift bevorzugt von unten an der Arbeitsvorrichtung, beispielsweise der Schaufel, an, um eine vertikale Kraft nach unten zu simulieren. Über geeignete Umlenkeinheiten kann allerdings der Seilzug auch von vorne in die Arbeitsvorrichtung eingreifen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Prüfstand weiterhin eine Schaufelersatzvorrichtung umfasst, wobei die Schaufelersatzvorrichtung dazu ausgebildet ist, anstelle einer Frontladerschaufel an der Arbeitsmechanik der Arbeitsmaschine angeordnet zu werden, wobei der Prüfstand dazu ausgebildet ist, über ein Betätigen des Aktuators eine horizontale Kraft in die Schaufelersatzvorrichtung einzuleiten und wobei der Aktuator einen Seilzug umfasst, wobei der Seilzug dazu ausgebildet ist, eine vertikale Kraft in die Schaufelersatzvorrichtung einzuleiten.
Die Schaufelersatzvorrichtung wird also für die Prüfung der Arbeitsmaschine bzw. für die Prüfung des Arbeitsantriebs, über den die Frontladerschaufel betrieben wird, an der Arbeitsmechanik der Arbeitsmaschine angeordnet. Vorzugsweise weist die Schaufelersatzvorrichtung dazu eine zur Frontladerschaufel identische Schnittstelle zur Verbindung mit der Arbeitsmechanik der Arbeitsmaschine auf. Die Schaufelersatzvorrichtung kann also wie die eigentliche Frontladerschaufel an der Arbeitsmaschine angeordnet werden und wieder entfernt werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass Kräfte und Momente, die auf die Schaufelersatzvorrichtung wirken, genauso in die Arbeitsmaschine bzw. die Arbeitsmechanik eingeleitet werden, wie Kräfte und Momente, die in der Praxis im Feld auf die Frontladerschaufel wirken. Somit ergibt sich ein realistisches Prüfverhalten. Die Schaufelersatzvorrichtung ist vorteilhaft an den Aktuator angepasst, so dass der Aktuator insbesondere horizontal Kräfte direkt in die Schaufelersatzvorrichtung einleiten kann.
Über den Seilzug kann auch eine vertikale Kraft in die Schaufelersatzvorrichtung eingeleitet werden. Der Seilzug kann dazu vorteilhaft an einer Unterseite der Schaufelersatzvorrichtung an einer entsprechenden Einrichtung der Schaufelersatzvorrichtung, beispielsweise einer Öffnung, einer Öse oder einem Haken, angeordnet werden. Das Einleiten der vertikalen Kraft entspricht beispielsweise bei einem Radlader einem Anheben der Schaufel mit dem sich in der Schaufel befindenden Schüttgut.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Prüfstand vertikale Rollenbahnen zur Abstützung einer auf die Räder der Arbeitsmaschine wirkende Längskraft umfasst. Indem die Längskraft über die Räder Arbeitsmaschine an den vertikalen Rollenbahnen abgestützt werden, können vergleichsweise große Längskräfte abgestützt werden. Zudem ergibt sich ein realistischeres Prüfverhalten der Arbeitsmaschine auf dem Prüfstand, da die Arbeitsmaschine im realen Betrieb auftretende Längskräfte ebenfalls über ihre Räder abstützt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die horizontalen Rollenbahnen und die vertikalen Rollenbahnen als freilaufende Rollenbahnen ausgebildet sind. Dadurch erlauben die Rollenbahnen eine freie Drehbarkeit der mit ihnen in Kontakt stehenden Reifen. Insbesondere sind die Rollen der Rollenbahnen nicht angetrieben.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Prüfstand an die Räder der Arbeitsmaschine zustellbare Halterollen umfasst, welche dazu ausgebildet sind, die Räder derart zu klemmen, dass ein Abheben der Räder verhindert wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass ein Abheben der Arbeitsmaschine verhindert werden kann, beispielsweise bei Wirken einer nach oben gerichteten Horizontalkraft auf die Schaufel oder Schaufelersatzvorrichtung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:

1 beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Prüfstands für eine Arbeitsmaschine,
2 beispielhaft und schematisch einen Aktuator auf einem Schlitten für einen erfindungsgemäßen Prüfstand,
3 den Schlitten der 2 in einer Ansicht von schräg hinten,
4 den Schlitten der 2 und 3 kurz vor dem Anlegen an eine Schaufelersatzvorrichtung und
5 beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Prüfstands für eine Arbeitsmaschine in zwei unterschiedlichen Ansichten.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
1 zeigt beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Prüfstands 1 für eine Arbeitsmaschine 2 in zwei unterschiedlichen Ansichten (1a, 1b).
1a zeigt den Prüfstand 1 mit der darauf angeordneten Arbeitsmaschine 2 auf einem Prüfstandsfundament 11 in einer Ansicht von vorne. Zu sehen ist die Arbeitsmaschine 2, beispielsgemäß ein Radlader 2 mit einer FrontFrontladerschaufel 3. Der Radlader 2 verfügt über zwei angetriebene Achsen, von denen in 1a jedoch nur die Achse 4 dargestellt ist. Über die Achse 4 werden auch die Räder 5 angetrieben. Die Räder 5 bestehen jeweils aus einer Felge 6 und einem Gummireifen 7 und sind angetriebene Räder 5. Bei den Felgen 6 und den Gummireifen 7 handelt es sich um Felgen bzw. Gummireifen, die auch im Arbeitsbetrieb des Radladers 2 verwendet werden. Der Radlader 2 kann daher aus eigener Kraft auf den Prüfstand 1 fahren und diesen auch aus eigener Kraft wieder verlassen. Dadurch beschleunigt sich der Prüfvorgang. Durch die Verwendung der auch im Arbeitsbetrieb des Radladers 2 verwendeten Felgen 6 und insbesondere der Gummireifen 7 ergibt sich außerdem ein sehr realistisches Verhalten des Radladers 2 während des Prüfvorgangs.
Der Prüfstand 1 umfasst weiterhin vier Belastungsmaschinen 8, von denen in der Darstellung der 1 a jedoch nur zwei zu sehen sind. Bei den Belastungsmotoren 8 handelt es sich um zwei leistungsstarke Elektromotoren 8, die die Räder 5 mit Drehmomenten und Drehzahlen belasten können, um den Fahrantriebsstrang der Arbeitsmaschine 2 zu prüfen. Ausgangswellen 9 der Belastungsmaschinen 8 sind dabei jeweils über ein Adapterstück 10, das beispielsgemäß aus einer Kardanwelle und einem Flanschanschluss besteht, mit den Felgen 6 drehfest gekoppelt.
1b zeigt den Prüfstand 1 in einer Seitenansicht. Wie zu sehen ist, steht der Radlader 2 mit jedem seiner Räder 5 auf jeweils einer horizontalen Rollenbahn 12 des Prüfstands 1. Die horizontalen Rollenbahnen 12 des Prüfstands 1 stützen das Gewicht des Radladers 2 ab. Weiterhin umfasst der Prüfstand 1 auch für jedes Rad 5 des Radladers 2 eine vertikale Rollenbahn 13 zur Abstützung einer Längskraft, die über die Frontladerschaufel 3 auf die Arbeitsmaschine 2 und damit auf die Räder 5 wirkt. Sowohl die Rollen der horizontalen Rollenbahnen 12 als auch die Rollen der vertikalen Rollenbahnen 13 sind freidrehend und nicht angetrieben, so dass die Räder 5 der Arbeitsmaschine 2 auf dem Prüfstand 1 wir im Arbeitsbetrieb der Arbeitsmaschine 1 drehen können.
Ebenfalls in 1b zu sehen sind Halterollen 14, wobei an jedes Rad 5 eine Halterolle 14 anliegt. Die Halterollen 14 liegen dabei im oberen Bereich der Räder 5 an die Räder 5 an, so dass sie die Räder 5 klemmen und somit daran hindern können, vom Untergrund, d.h. von den horizontalen Rollenbahnen 12 abzuheben. Ein Grund für das Abheben kann beispielsweise in einer Krafteinleitung in die Frontladerschaufel 3 liegen. Auch die Halterollen 14 sind freidrehend und nicht angetrieben, so dass auch die Halterollen 14 eine Drehbewegung der Räder 5 nicht verhindern.
Weiterhin umfass der Prüfstand 1 einen Aktuator, der gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 aus einem ersten Seilzug 15 und einem zweiten Seilzug 16 besteht.
Der erste Seilzug 15 ist dazu ausgebildet, die Frontladerschaufel 3 der Arbeitsmaschine 2 horizontal zu belasten. Der erste Seilzug 15 greift dabei von hinten an der Frontladerschaufel 3 an, um eine horizontale Kraft nach hinten, also entgegen der Fahrtrichtung des Radladers 2, zu simulieren. Dies entspricht einem Einfahren der Frontladerschaufel 3 in einen Haufen mit zu verladendem Schüttgut. Der erste Seilzug 15 ist unter der Arbeitsmaschine 2 auf dem Prüfstand 1 bis zur Frontladerschaufel 3 geführt und wird über eine elektromotorisch angetriebene Seilwinde betätigt. Der zweite Seilzug 16 ist hingegen dazu ausgebildet, die Frontladerschaufel 3 der Arbeitsmaschine 2 vertikal zu belasten. Der zweite Seilzug 16 greift beispielsgemäß ebenfalls von unten an der Frontladerschaufel 3 an, allerdings um eine vertikale Kraft nach unten zu simulieren. Dies entspricht einem Anheben der Frontladerschaufel 3 mit dem sich in der Frontladerschaufel 3 befindenden Schüttgut.
2 zeigt beispielhaft und schematisch einen Aktuator 21 auf einem Schlitten 2 für einen erfindungsgemäßen Prüfstand 1, der im Gegensatz zum Aktuator der 1 nicht ausschließlich aus einem ersten und einem zweiten Seilzug 15, 16 besteht.
Wie zu sehen ist, ist der Schlitten 21 entlang zweier Schienen 35 verfahrbar. Der Aktuator 22 auf dem Schlitten umfasst zwei Anpressvorrichtungen 23 mit Schwerlastgummirädern 23`. Die zwei Anpressvorrichtungen 23 sind über zwei Hydraulikzylinder 26 horizontal verfahrbar bzw. betätigbar. Zudem sind sie in geringem Maße vertikal auslenkbar, damit sie bei einer Krafteinleitung in die Schaufelersatzvorrichtung 19 entlang einer Abrollfläche der Schaufelersatzvorrichtung 19 entlang einer vorgegebenen Kurve abrollen können. Im Kraftfluss der Hydraulikzylinder 26 auf die Schwerlastgummiräder 23` sind zudem Kraftsensoren 30 angeordnet, welche eine Kraft in den Anpressvorrichtungen 23 erfassen.
Der Aktuator 22 weist weiterhin einen Seilzug 24 auf, von dem in der Darstellung der 2 nur eine Umlenkrolle 27 zu sehen ist, über die ein Zugseil 28 auf- bzw. abgerollt werden kann. Am Zugseil 28 ist außerdem ein Kraftsensor 29 angeordnet, welcher eine Kraft im Zugseil 28 erfasst.
3 zeigt den Schlitten 21 der 2 in einer Ansicht von schräg hinten. Zu sehen ist dadurch der Spindelantrieb 31, bestehend aus einem Spindelmotor 32 und einem Spindelgetriebe 33.
4 zeigt den Schlitten 21 der 2 und 3 kurz vor dem Anlegen an eine Schaufelersatzvorrichtung 19. Die Schaufelersatzvorrichtung 19 ist wie eine Schaufel an der Arbeitsmechanik 33 der Arbeitsmaschine 2 angeordnet. Die Schwerlastgummiräder 23` können dann eine horizontale Kraft in die den Schwerlastgummirädern 23' zugewandte Abrollfläche der Schaufelersatzvorrichtung 19 einleiten. Da die Schwerlastgummiräder 23` entlang der Abrollfläche abrollen können, kann die Arbeitsmechanik 33 der Arbeitsmaschine 2 die Schaufelersatzvorrichtung 19 während des Prüfvorgans verkippen, so wie auch eine Frontladerschaufel 3 im Arbeitsbetrieb der Arbeitsmaschine 2 verkippt würde. Dadurch wird es ermöglicht, dass die Kraftwirklinien bzw. die Kraftangriffspunkte sich während des Prüfvorgangs exakt so verschieben, wie sie es im realen Betrieb der Arbeitsmaschine 2 auch tun.
Über die Öffnungen 19' kann der Seilzug 25 an der Schaufelersatzvorrichtung 19 befestigt werden, um eine vertikale Kraft in Schaufelersatzvorrichtung 19 einzuleiten. Über eine Auswahl einer der drei Öffnungen 19' können dabei unterschiedliche Beladungszustände der Schaufel mit jeweils unterschiedlichem Schwerpunkt simuliert werden.
5 zeigt beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Prüfstands 1 für eine Arbeitsmaschine 2 in zwei unterschiedlichen Ansichten (5a, 5b).
Der Prüfstand 2 der 5 unterscheidet sich nur dahingehend vom Prüfstand 2 der 1, dass gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 die Arbeitsmaschine 1 während des Prüfvorgangs nicht auf ihren eigenen Rädern steht, sondern über ihre Radnaben in den Prüfstand 2 eingespannt ist.
Bezugszeichen

1: Prüfstand
2: Arbeitsmaschine
3: Schaufel
4: Achse
5: Rad
6: Felge
7: Gummireifen
8: Belastungsmaschine
9: Ausgangswelle
10: Adapterstück
12: horizontale Rollenbahn
13: vertikale Rollenbahn
14: Halterolle
15: erster Seilzug
16: zweiter Seilzug
18: Aktuator
19: Schaufelersatzvorrichtung
19': Öffnung
21: Schlitten
22: Aktuator
23: Anpressvorrichtung
23`: Schwerlastgummirad
24: Seilzug
26: Hydraulikzylinder
27: Umlenkrolle
28: Zugseil
30: Kraftsensor
31: Spindelantrieb
32: Spindelmotor
33: Spindelgetriebe
34: Arbeitsmechanik
35: Schiene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10328461 A1 [0003]
DE 102021205741 A1 [0004]

Claims

Prüfstand (1) für eine Arbeitsmaschine (2), umfassend jeweils eine Belastungsmaschine (8) jedes angetriebene Rad (5) der Arbeitsmaschine (2), wobei eine Ausgangswelle (9) der Belastungsmaschine (8) mit einer Felge (6) des angetriebenen Rads (5) drehfest koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand (1) weiterhin einen Aktuator (22) für eine Arbeitsmechanik (34) der Arbeitsmaschine (2) umfasst, wobei der Aktuator (22) dazu ausgebildet ist, eine horizontale Kraft und eine vertikale Kraft und deren beliebige Kombination daraus in die Arbeitsmechanik (34) einzuleiten.
Prüfstand (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand (1) dazu ausgebildet ist, die Arbeitsmaschine (2) über ihre Radnaben einzuspannen.
Prüfstand (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand (1) horizontale Rollenbahnen (12) zur Abstützung der Arbeitsmaschine (2) über ihre Räder (5) umfasst.
Prüfstand (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand (1) vier Belastungsmaschinen (8) aufweist, wobei jeweils eine Ausgangswelle (9) einer Belastungsmaschine (8) über jeweils ein Adapterstück (10) mit der jeweils einen Felge (6) drehfest koppelbar ist.
Prüfstand (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (22) einen ersten Seilzug (15) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, eine Arbeitsmechanik (34) der Arbeitsmaschine (2) horizontal zu belasten.
Prüfstand (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (22) einen zweiten Seilzug (16) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, die Arbeitsmechanik (34) der Arbeitsmaschine (2) vertikal zu belasten.
Prüfstand (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand (1) weiterhin eine Schaufelersatzvorrichtung (19) umfasst, wobei die Schaufelersatzvorrichtung (19) dazu ausgebildet ist, anstelle einer Frontladerschaufel (3) an der Arbeitsmechanik (34) der Arbeitsmaschine (2) angeordnet zu werden, wobei der Prüfstand (1) dazu ausgebildet ist, über ein Betätigen des Aktuators (22) eine horizontale Kraft in die Schaufelersatzvorrichtung (19) einzuleiten und wobei der Aktuator (22) einen Seilzug (24) umfasst, wobei der Seilzug (24) dazu ausgebildet ist, eine vertikale Kraft in die Schaufelersatzvorrichtung (19) einzuleiten.
Prüfstand (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand (1) vertikale Rollenbahnen (13) zur Abstützung einer auf die Räder (5) der Arbeitsmaschine (2) wirkende Längskraft umfasst.
Prüfstand (1) nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontalen Rollenbahnen (12) und die vertikalen Rollenbahnen (13) als freilaufende Rollenbahnen ausgebildet sind.
Prüfstand (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand (1) an die Räder (5) der Arbeitsmaschine (2) zustellbare Halterollen (14) umfasst, welche dazu ausgebildet sind, die Räder (5) derart zu klemmen, dass ein Abheben der Räder (5) verhindert wird.