Steigerung der Energieeffizienz von Stückgutstetigförderern durch optimierte Antriebssystemauswahl

Thomas Stöhr

Research output: ThesisDoctoral ThesisResearch

Abstract

Stetigförderer für Stückgut sind wesentliche Elemente in Materialflusssystemen und tragen einen relevanten Anteil zum Gesamtenergieverbrauch von Intralogistiksystemen bei. Die Optimierung ihrer Energieeffizienz ist vor dem Hintergrund einer drohenden Klimakatastrophe und der steigenden Energiekosten somit von ökologischer und ökonomischer Relevanz.
Die höchsten Verluste der Stückgutstetigförderer entstehen im Antriebssystem. Die Wirkungsgradkennlinien von Standard-Antriebssystemen sind lastabhängig und weisen im Bereich des Bemessungspunktes das Wirkungsgradmaximum auf. Aufgrund des häufigen Betriebs abseits des Bemessungspunktes bei niedrigen Wirkungsgraden, ist der Verlustanteil im Antriebssystem am größten.
Derzeit sind keine geeigneten, wissenschaftlich gesicherten Verfahren zur Auslegung der Antriebssysteme für Stückgutstetigförderer der Intralogistik bekannt.
Um diese Lücke zu schließen und die Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz nutzbar zu machen, werden in dieser Arbeit Verfahren zur Antriebsauslegung und zur energieeffizienzoptimalen Antriebssystemauswahl für Stückgutstetigförderer vorgestellt.
Die effizienzoptimierte Antriebsauslegung ermöglicht die Festlegung der Bemessungsgrößen des Antriebssystems im virtuellen Engineeringprozess. Sie beruht auf einem mechanischen Berechnungsmodell, das die mechanische Antriebsleistung beim stationären Fördern und im Hochlauf quantifiziert.
Die effizienzoptimale Antriebssystemauswahl ermöglicht mit einem semi-analytischen Ansatz die Optimierung von Stückgutstetigförderern bei der Variantenkonstruktion. Die Vorgehensweise berücksichtigt die unterschiedlichen Betriebszustände des Fördergeräts mittels Lastkollektiv, sowie die Wirkungsgradkennfelder der Antriebssysteme. Die Antriebssystemauswahl wird an typischen Stückgutstetigförderern der Intralogistik umgesetzt und die Effizienzsteigerungen mittels Messungen nachgewiesen.
Zudem werden allgemeine Erkenntnisse zur Bewertung der Effizienz von Antriebssystemen gewonnen. Die Arbeit schließt mit der Identifikation weiterer Forschungsfragen.
LanguageGerman
QualificationDoctor of Technology
Awarding Institution
  • Graz University of Technology (90000)
Supervisors/Advisors
  • Landschützer, Christian, Supervisor
Award date1 Feb 2019
StatusPublished - 2019

Keywords

    Fields of Expertise

    • Mobility & Production

    Cite this

    Steigerung der Energieeffizienz von Stückgutstetigförderern durch optimierte Antriebssystemauswahl. / Stöhr, Thomas.

    2019. 203 p.

    Research output: ThesisDoctoral ThesisResearch

    Stöhr, T 2019, 'Steigerung der Energieeffizienz von Stückgutstetigförderern durch optimierte Antriebssystemauswahl', Doctor of Technology, Graz University of Technology (90000).
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    keywords = "Intralogistik, Effizienzsteigerung, Antriebsauslegung, F{\"o}rdertechnik",
    author = "Thomas St{\"o}hr",
    year = "2019",
    language = "deutsch",
    school = "Technische Universit{\"a}t Graz (90000)",

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    TY - THES

    T1 - Steigerung der Energieeffizienz von Stückgutstetigförderern durch optimierte Antriebssystemauswahl

    AU - Stöhr, Thomas

    PY - 2019

    Y1 - 2019

    N2 - Stetigförderer für Stückgut sind wesentliche Elemente in Materialflusssystemen und tragen einen relevanten Anteil zum Gesamtenergieverbrauch von Intralogistiksystemen bei. Die Optimierung ihrer Energieeffizienz ist vor dem Hintergrund einer drohenden Klimakatastrophe und der steigenden Energiekosten somit von ökologischer und ökonomischer Relevanz. Die höchsten Verluste der Stückgutstetigförderer entstehen im Antriebssystem. Die Wirkungsgradkennlinien von Standard-Antriebssystemen sind lastabhängig und weisen im Bereich des Bemessungspunktes das Wirkungsgradmaximum auf. Aufgrund des häufigen Betriebs abseits des Bemessungspunktes bei niedrigen Wirkungsgraden, ist der Verlustanteil im Antriebssystem am größten. Derzeit sind keine geeigneten, wissenschaftlich gesicherten Verfahren zur Auslegung der Antriebssysteme für Stückgutstetigförderer der Intralogistik bekannt. Um diese Lücke zu schließen und die Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz nutzbar zu machen, werden in dieser Arbeit Verfahren zur Antriebsauslegung und zur energieeffizienzoptimalen Antriebssystemauswahl für Stückgutstetigförderer vorgestellt.Die effizienzoptimierte Antriebsauslegung ermöglicht die Festlegung der Bemessungsgrößen des Antriebssystems im virtuellen Engineeringprozess. Sie beruht auf einem mechanischen Berechnungsmodell, das die mechanische Antriebsleistung beim stationären Fördern und im Hochlauf quantifiziert. Die effizienzoptimale Antriebssystemauswahl ermöglicht mit einem semi-analytischen Ansatz die Optimierung von Stückgutstetigförderern bei der Variantenkonstruktion. Die Vorgehensweise berücksichtigt die unterschiedlichen Betriebszustände des Fördergeräts mittels Lastkollektiv, sowie die Wirkungsgradkennfelder der Antriebssysteme. Die Antriebssystemauswahl wird an typischen Stückgutstetigförderern der Intralogistik umgesetzt und die Effizienzsteigerungen mittels Messungen nachgewiesen. Zudem werden allgemeine Erkenntnisse zur Bewertung der Effizienz von Antriebssystemen gewonnen. Die Arbeit schließt mit der Identifikation weiterer Forschungsfragen.

    AB - Stetigförderer für Stückgut sind wesentliche Elemente in Materialflusssystemen und tragen einen relevanten Anteil zum Gesamtenergieverbrauch von Intralogistiksystemen bei. Die Optimierung ihrer Energieeffizienz ist vor dem Hintergrund einer drohenden Klimakatastrophe und der steigenden Energiekosten somit von ökologischer und ökonomischer Relevanz. Die höchsten Verluste der Stückgutstetigförderer entstehen im Antriebssystem. Die Wirkungsgradkennlinien von Standard-Antriebssystemen sind lastabhängig und weisen im Bereich des Bemessungspunktes das Wirkungsgradmaximum auf. Aufgrund des häufigen Betriebs abseits des Bemessungspunktes bei niedrigen Wirkungsgraden, ist der Verlustanteil im Antriebssystem am größten. Derzeit sind keine geeigneten, wissenschaftlich gesicherten Verfahren zur Auslegung der Antriebssysteme für Stückgutstetigförderer der Intralogistik bekannt. Um diese Lücke zu schließen und die Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz nutzbar zu machen, werden in dieser Arbeit Verfahren zur Antriebsauslegung und zur energieeffizienzoptimalen Antriebssystemauswahl für Stückgutstetigförderer vorgestellt.Die effizienzoptimierte Antriebsauslegung ermöglicht die Festlegung der Bemessungsgrößen des Antriebssystems im virtuellen Engineeringprozess. Sie beruht auf einem mechanischen Berechnungsmodell, das die mechanische Antriebsleistung beim stationären Fördern und im Hochlauf quantifiziert. Die effizienzoptimale Antriebssystemauswahl ermöglicht mit einem semi-analytischen Ansatz die Optimierung von Stückgutstetigförderern bei der Variantenkonstruktion. Die Vorgehensweise berücksichtigt die unterschiedlichen Betriebszustände des Fördergeräts mittels Lastkollektiv, sowie die Wirkungsgradkennfelder der Antriebssysteme. Die Antriebssystemauswahl wird an typischen Stückgutstetigförderern der Intralogistik umgesetzt und die Effizienzsteigerungen mittels Messungen nachgewiesen. Zudem werden allgemeine Erkenntnisse zur Bewertung der Effizienz von Antriebssystemen gewonnen. Die Arbeit schließt mit der Identifikation weiterer Forschungsfragen.

    KW - Intralogistik

    KW - Effizienzsteigerung

    KW - Antriebsauslegung

    KW - Fördertechnik

    M3 - Dissertation

    ER -