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Neuartiges Antriebskonzept für Gurtfördersysteme auf der Basis von direkt angetriebenen Tragrollen

Laufzeit:05/2016 – 04/2018
Förderung:AIF, IFL
Kontakt:lars.bindszusita.uni-hannover.de;daniel.hoetteita.uni-hannover.de

Bild Neuartiges Antriebskonzept für Gurtfördersysteme auf der Basis von direkt angetriebenen Tragrollen

In einer konventionellen Gurtförderanlage läuft der endlos geschlossene Gurt in der Regel über zwei Umlenktrommeln und wird dabei von mehreren Tragrollen unterstützt, um das Gurtgewicht zu tragen sowie die Gurtform beizubehalten. Die vordere Umlenktrommel dient hierbei als Kopfantrieb der Anlage. Während eines Gurtumlaufes wirkt aufgrund der einseitigen Krafteinleitung eine steigende lokale Zugkraft auf den Gurt.

Im Bereich der Schüttgutförderung besteht ein anhaltender Trend zu kontinuierlich steigenden Massenströmen und länger werdenden Förderstrecken. Damit verbunden ist eine Steigerung der maximalen Gurtzugkraft, welche einen limitierenden Faktor bei der Auswahl der Gurtkonfektion darstellt. Um das Maximum der Gurtzugkraft zu reduzieren, können Zwischenantriebe eingesetzt werden. Hierdurch ergibt sich ein verbesserter Verlauf der Kraftverteilung. Zwischenantriebe werden bisher mittels Treibgurten oder zusätzlichen, vom Gurt umschlungenen Umlenktrommeln realisiert. Diese führen allerdings zu hohen Investitionskosten oder einer verringerten Lebensdauer.

Nach Festlegung der technischen Anforderungen hinsichtlich Tragrollengeometrie, Antriebsleistung und zu übertragender Kraft, erfolgt die Konzeption eines Antriebs, der in der Lage ist Tragrollen motorisch anzutreiben. Hierbei lässt sich grundsätzlich eine Unterscheidung zwischen in den Tragrollen eingebauten Motoren und an den Tragrollen extern angeschlossenen Motoren vornehmen. Die Konzeption der Steuerung stellt einen wesentlichen Kern der Forschungsarbeit dar. Neben der Gewährleistung der Grundfunktionen sind ökonomische Aspekte und Möglichkeiten der aufwandsarmen Erweiterung vorzusehen. Aus dem Antriebs- und Steuerungskonzept wird ein Funktionsmuster aufgebaut, welches zunächst als "Hardware-in-the-loop" in einem am Forschungsinstitut adaptierten Prüfstand untersucht wird. Dabei soll durch gezielte Nachbildung einer praxisnahen Anlage die Funktionsfähigkeit des Funktionsmusters optimiert werden. Im letzten Schritt erfolgen der Aufbau mehrerer Funktionsmuster und der Betrieb am Prüfstand. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse sollen den aktuellen Wissensstand erweitern und die Basis bilden, um eine Auslegung von Gurtförderanlagen mittels angetriebenen Tragrollen im Praxiseinsatz zu ermöglichen. Hierzu werden in regelmäßigen Abständen einzelne Tragrollengirlanden durch eine entsprechende Tragrolle mit direkt angeschlossenem Motor ersetzt. Die einzelnen Antriebssteuerungen sollen dabei über eine dezentral verteilte, lokale Intelligenz verfügen, damit eine übergeordnete, komplexe Steuerung entfallen kann.

Diese dezentralen Steuerungen können hinsichtlich organisatorischen und / oder funktionalen Aspekten gegliedert werden, damit die resultierende Funktionsemergenz aus dem Zusammenschluss mehrerer Steuerungen für die Bewältigung komplexer Steuerungsvorgänge genutzt werden kann.

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Untersuchung, Umsetzung und Validierung eines geeigneten Konzeptes, um einen Fördergurt ausschließlich mittels angetriebener Tragrollen zu befördern. Bei Gurtfördersystemen mit Kopfantrieb wird die maximale Förderlänge aus der Kombination des gewählten Fördergurts und den maximal auftretenden Gurtzugkräften im System bestimmt. Bei einem Antrieb mittels angetriebener Tragrollen erfolgt die Krafteinleitung verteilt, so dass die Förderlänge erstmals beliebig erweiterbar ist. Neben einer Konzeptentwicklung für eine angetriebene Tragrolle liegt das Hauptaugenmerk auf der Entwicklung und Implementierung eines Steuerungskonzepts sowie der simulationsgestützten Bewertung der Funktionsfähigkeit von angetriebenen Tragrollen.

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