DE1003165B

DE1003165B - Hydraulic drive for machines to be operated with approximately the same power and changing torque, e.g. B. Drawbars

Info

Publication number: DE1003165B
Application number: DED17350A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ludwig Wagner
Original assignee: Kieler Howaldtswerke AG
Current assignee: Kieler Howaldtswerke AG
Priority date: 1954-03-19
Filing date: 1954-03-19
Publication date: 1957-02-28

Description

Hydraulischer Antrieb für mit etwa gleichbleibender Leistung und mit wechselndem Drehmoment zu betreibende Arbeitsmaschinen, z. B. Ziehbänke Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb für mit etwa gleichbleibender Leistung und mit wechselndem Drehmoment zu betreibende Arbeitsmaschinen, z. B. Ziehbänke, die zwei von einer Pumpe parallel gespeiste und die Arbeitsmaschine in Parallelschaltung antreibende Ölmotoren, vorzugsweise gleicher Dimensionierung, aufweisen, wobei die Antriebsleistung bei Anwachsen des Drehmoments in zunehmendem Maße von beiden Motoren gemeinsam und mit Abnahme des Drehmoments, d. h. mit weiterer Zunahme der Drehzahl, in zunehmendem Maße von einem einzigen der beiden Motoren aufgebracht wird.Hydraulic drive for with about the same power and with alternating torque to be operated machines, z. B. Drawbenches The invention relates to a hydraulic drive for with approximately constant power and Working machines to be operated with changing torque, e.g. B. Drawbenches that two fed in parallel by a pump and the driven machine in parallel driving oil motors, preferably of the same dimensions, wherein the Drive power as the torque increases, increasingly from both motors together and with a decrease in torque, d. H. with a further increase in speed, is increasingly being applied by a single one of the two engines.

Bei jenem im Zusammenhang mit einem mit gleichbleibender Leistung arbeitenden Haspel bekanntgewordenen hydraulischen Antrieb ist der Motor I fest mit der Haspelwelle verbunden, während der Motor 1I durch eine Überholkupplung an die Haspelwelle angeschlossen ist und in seiner Zuleitung ein Federventil aufweist, das den Druckmittelzulauf zum Motor II bei kleinem Druck, d. h. bei großer Drehzahl und kleinem Drehmoment des Motors I, im wesentlichen absperrt. Mit zunehmendem Wickeldurchmesser bzw. Drehmoment des Motors I steigt der Druck in der Leitung an und öffnet das Ventil in zunehmendem Maße, so daß der Motor II mehr und mehr in den Arbeitsvorgang eingeschaltet wird. Bei der teilweisen Lastübernahme durch den Motor II ergibt sich erfahrungsgemäß eine Diskontinu:ität im Drehmomentverlauf. Außerdem ist die Regelbreite des bekannten Antriebs begrenzt.With the one in connection with one with constant performance working reel known hydraulic drive, the motor I is fixed connected to the reel shaft, while the engine 1I is connected by an overrunning clutch the reel shaft is connected and has a spring valve in its supply line, that the pressure medium supply to the motor II at low pressure, d. H. at high speed and a small torque of the motor I, essentially shut off. With increasing winding diameter or torque of the motor I, the pressure in the line rises and opens the valve to an increasing extent, so that the motor II is switched on more and more in the working process will. Experience has shown that when the partial load is taken over by Motor II a discontinuity in the torque curve. In addition, the rule width of the known Drive limited.

Nach der Erfindung soll dieser Mangel beseitigt und ein Antrieb, insbesondere für Ziehbänke, mit gleichfalls konstanter Leistung, jedoch mit einem breiten Regelbereich von etwa 1 :4 geschaffen werden. Zu diesem Zweck wird bei dem bei Ziehbänken häufig verwendeten hydraulischen Antrieb mit stufenlos regelbarer Pumpe und zwei durch Veränderung des Schluckvermögens regelbaren sowie über ein Zahnradgetriebe symmetrisch an der Antriebswelle der Arbeitsmaschine angreifenden Ölmotoren zwecks Abnahme des Drehmoments zuerst das Schluckvermögen des einen Motors und dann erst das des anderen Motors bis zum Kleinstwert veränderlich gestaltet. Auch ist zwecks Zunahme des Drehmoments die umgekehrte Arbeitsweise möglich.According to the invention, this deficiency is to be eliminated and a drive, in particular for drawing benches, with also constant power, but with a wide control range of about 1: 4 can be created. For this purpose it is often used with draw banks used hydraulic drive with infinitely variable pump and two through Changes in the swallowing capacity can be regulated and symmetrically via a gear drive Oil motors attacking the drive shaft of the working machine for the purpose of removing the Torque first the absorption capacity of one motor and only then that of the other Motor designed to be variable down to the smallest value. It is also for the purpose of increasing the torque the reverse mode of operation is possible.

Zum Verständnis der Erfindung diene folgendes: Jener bekannte Ziehbankantrieb, den die Erfindung verbessern will, hat zur Erzielung eines großen Regelbereiches bei konstanter Leistung zwei Teilregelbereiche. Diese sind: a) Der erste Regelbereich ist gekennzeichnet durch ein großes Hubvolumen der Pumpe und den bei diesem Hubvolumen gerade noch erreichbaren, relativ niedrigen Öldruck. Die Regelung bzw. Drehzahlveränderung wird herbeigeführt durch Verändern des motorischen Hubvolumens (sekundärseitige Regelung).The following serve to understand the invention: That known draw bench drive, the invention aims to improve, has to achieve a large control range with constant power, two partial control ranges. These are: a) The first control range is characterized by a large stroke volume of the pump and the stroke volume at this Relatively low oil pressure that can just be achieved. The regulation or speed change is brought about by changing the motorized stroke volume (secondary-side Regulation).

b) Der zweite Regelbereich ist gekennzeichnet durch Einstellung auf maximales Hubvolumen beim Ölmotor, das dem größten Drehmoment bei kleinster Drehzahl entspricht. Geregelt wird das Hubvolumen der Pumpe nach der Formel L = Q - p. Die Pumpe arbeitet also bei kleinster Fördermenge mit größtem Druck und bei größter Fördermenge mit kleinstem Druck. Der zweite Regelbereich ist nach unten zu nur durch die Festigkeit von Pumpe und Motor begrenzt, d. h. durch den höchsten zulässigen Öldruck (primärseitige Regelung).b) The second control range is characterized by setting the maximum displacement in the oil motor, which corresponds to the greatest torque at the lowest speed. The stroke volume of the pump is regulated according to the formula L = Q - p. The pump works with the smallest flow rate with the highest pressure and with the largest flow rate with the lowest pressure. The bottom of the second control range is only limited by the strength of the pump and motor, ie by the highest permissible oil pressure (primary-side control).

Bei jenem bekannten hydraulischen Ziehbankantrieb mit zwei parallel geschalteten Motoren wurde bisher im ersten Regelbereich bei beiden Motoren gleichzeitig das Schluckvermögen verstellt.In that known hydraulic draw bench drive with two parallel switched motors was previously in the first control range for both motors at the same time adjusts the ability to swallow.

Durch die Erfindung wird der erste Regelbereich auf dem Wege der Unterteilung des motorischen Verstellvorganges vergrößert.The invention makes the first control range by way of subdivision of the motorized adjustment process enlarged.

Infolge ihrer geometrischen Eigenart besitzen nämlich stufenlos regelbare Ölmotoren hinsichtlich der Verminderung ihres Hubvolumens eine untere Grenze, d. h. die Exzentrizität bei Radialkolbentrieben bzw. der Schwenkwinkel bei Axialkolbentrieben kann nur bis auf eine gewisse Größe verkleinert werden. Unterhalb dieses Wertes tritt eine Selbstsperrung des Motors dadurch ein, daß die aus den treibenden Kräften herrührenden Reibungskräfte größer werden als die tangentialen Komponenten, d. h. größer als die Drehkräfte. Schon vor Erreichen der Selbstsperrung, also noch innerhalb des Gebietes zur Drehbewegung ausreichender Tangentialkräfte, macht sich der Einfluß der hemmenden Reibungskräfte störend bemerkbar, so daß der Wirkungsgrad stufenlos regelbarer Kolbenmotoren unterhalb eines gewissen Schluckvermögens fühlbar abnimmt.As a result of their geometric peculiarity, they have infinitely variable Oil engines have a lower limit with regard to the reduction in their displacement, d. H. the eccentricity for radial piston drives or the pivot angle for axial piston drives can only be reduced to a certain size. Below this value a self-locking of the motor occurs because of the driving forces resulting frictional forces become greater than the tangential components, i. H. greater than the torsional forces. Even before reaching the self-locking, thus still within the area for the rotational movement of sufficient tangential forces, makes the influence of the restraining frictional forces noticeable, so that the Efficiency of infinitely variable piston motors below a certain absorption capacity noticeably decreases.

Bei Axialkolbenmotoren beträgt die motorische Regelbreite bei sehr günstigen Verhältnissen höchstens 1:2,5, bei Radialkolbenmotoren jedoch nur 1 :1,5 bis 1 :1,8.In the case of axial piston motors, the motor control range is very favorable ratios at most 1: 2.5, but only 1: 1.5 for radial piston motors up to 1: 1.8.

Im allgemeinen kann man die motorische Regelbreite mit 1 :1,5 bis 1 :1,8 ansetzen. Der aus dem der Pumpe und des Motors bestehende Gesamtregelbereich stufenlos regelbarer Kolbengetriebe liegt daher bei Radialkolbengetrieben zwischen 1:2,25 und 1 :3,25, bei Axialkolbengetrieben zwischen 1 :3,75 und 1 :5,4.In general, the motorized control range can be set at 1: 1.5 to Apply 1: 1.8. The total control range consisting of the pump and the motor Infinitely variable piston gear is therefore between 1: 2.25 and 1: 3.25, for axial piston drives between 1: 3.75 and 1: 5.4.

Unterteilt man nach der Lehre der Erfindung den Verstellvorgang bei den beiden Ölmotoren, von denen jeder ungefähr das halbe Hubvolumen hat, so kann man den ersten, d. h. den sekundärseitigenRegelbereich wesentlich vergrößern:. Es wird dabei von der Beobachtung ausgegangen, daß bei einem Ölmotor Selbstsperrung nur dann eintritt, wenn der Motor durch ein von außen wirkendes Drehmoment nicht in Drehung gehalten wird. Wird die Drehbewegung bei einem Motor mit unterhalb der kritischen Grenze angelangter Exzentrizität durch andere Einflüsse aufrechterhalten, so beteiligt sich dieser Ölmotor weiterhin am Antrieb. Man kann sich das dadurch erklären, daß die Ölfilmbildung durch die aufgezwungene Bewegung an den kritischen und für die Selbstsperrung in Frage kommenden Berührungspunkten der gleitenden Teile des Systems nicht unterbrochen wird. Dadurch kann der Übergang von der flüssigen zur halbflüssigen Reibung bzw. der Übergang von der halbflüssigen zur trockenen Reibung nicht stattfinden. Bei der überraschend eintretenden Selbstsperrung verändert sich nämlich der Reibungszustand an den kritischen Stellen plötzlich, da der Schmierfilm plötzlich abreißt und eine sprunghafte Erhöhung der Reibung eintritt.According to the teaching of the invention, the adjustment process is divided into the two oil motors, each of which has about half the displacement, so can one the first, d. H. significantly increase the secondary-side control range: It is based on the observation that self-locking in an oil engine only occurs if the motor fails due to an externally acting torque is kept in rotation. If the rotary movement in a motor with below the maintain the critical limit of the eccentricity reached by other influences, so this oil motor continues to participate in the drive. You can do that through it explain that the oil film formation by the forced movement on the critical and points of contact of the sliding parts that are eligible for self-locking the system is not interrupted. This allows the transition from the liquid to semi-liquid friction or the transition from semi-liquid to dry Friction does not take place. Changed when the unexpected self-locking occurred That is to say, the state of friction at the critical points suddenly changes, as the lubricating film suddenly breaks off and there is a sudden increase in friction.

Der erste Regelvorgang wird daher erfindungsgemäß in zwei Stufen vorgenommen, nämlich erstens Verminderung des Hubvolumens des einen Ölmotors vom Maximalwert auf Null, hierdurch Halbierung des gesamten sekundärseitigen Hubvolumens, Halbierung des Drehmomentes und Verdoppelung der Drehzahl; zweitens Verminderung des Hubvolumens des anderen Ölmotors vom Maximalwert bis in die Nähe des kritischen Punktes. Hierdurch weitere Steigerung der Drehzahl.The first control process is therefore carried out according to the invention in two stages, namely, firstly, reducing the displacement of one oil motor from the maximum value to zero, thereby halving the total stroke volume on the secondary side, halving of torque and doubling of speed; second, reduction of the stroke volume of the other oil motor from the maximum value to near the critical point. Through this further increase in speed.

Durch die Lehre der Erfindung kann man bei Radialkolbenmotoren eine Regelbreite im ersten Regelbereich von (1 .2).(1 :1,4) = 1 :2,8 erreichen. Bei Axialkolbenmotoren liegen die Verhältnisse noch günstiger. Man erreicht hier (1 :2) - (1 :2,5) = 1 : 5.The teaching of the invention can be used in radial piston engines Achieve control width in the first control range of (1 .2). (1: 1.4) = 1: 2.8. With axial piston motors the conditions are even more favorable. One reaches here (1: 2) - (1: 2.5) = 1 : 5.

Aus dem Vorstehenden folgt, daß sich der Gesamtregelbereich der hier in Rede stehenden stufenlos regelbaren Flüssigkeitsgetriebe der Kolbenzellenbauart durch Anwendung der erfindungsgemäßen Unterteilung des Verstellvorganges bei der Veränderung des motorischen Hubvolumens erweitern läßt. Bei Radialkolbengetrieben erreicht man mit dieser Methode 1 :4,2 bis 1 :5, bei Axialkolbengetrieben 1 :5,6 bis 1 :9.From the foregoing it follows that the overall control range of here Infinitely variable fluid transmission of the piston cell type in question by applying the inventive subdivision of the adjustment process in Change in the motorized stroke volume can be expanded. With radial piston gears this method achieves 1: 4.2 to 1: 5, with axial piston gears 1: 5.6 until 19.

Erfindungsgemäß können mit einer Ziehbank an deren Leistungsgrenze viele und unterschiedliche Rohrtypen verarbeitet werden, z. B. 15 t Ziehkraft mit 60 m/Min. Ziehgeschwindigkeit 30 t " 30 in/Min. " 45 t " 20 m/Min. " 60 t " 15 m/Min. " In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in zwei schematischen Ausführungsbeispielen dargestellt; es zeigt Abb. 1 die Anordnung von zwei vom Primärteil getrennten Sekundärteilen des Flüssigkeitsgetriebes und Abb. 2 die Anordnung eines mit dem Primärteil in einem Gehäuse vereinigten Sekundärteiles und eines weiteren getrennten Sekundärteiles.According to the invention many and different types of pipe can be processed with a draw bench at its performance limit, z. B. 15 t pulling force at 60 m / min. Pull speed 30 t "30 in / min." 45 t "20 m / min." 60 t "15 m / min." In the drawing, the subject matter of the invention is shown in two schematic exemplary embodiments; Fig. 1 shows the arrangement of two secondary parts of the fluid transmission separated from the primary part and Fig. 2 shows the arrangement of a secondary part combined with the primary part in a housing and a further separate secondary part.

Der Antrieb des Primärteiles a des Flüssigkeitsgetriebes erfolgt über die Antriebsmaschine b und ein geeignetes Getriebe c. Der Primärteil a beaufschlagt zwei Sekundärteile d, e zu jeder Seite des Untersetzungsgetriebes f.The drive of the primary part a of the fluid transmission takes place via the drive machine b and a suitable transmission c. The primary part a acts on two secondary parts d, e on each side of the reduction gear f.

In der Abb. 2 ist der Ölmotor h als vollständiges Flüssigkeitsgetriebe ausgebildet und enthält gleichzeitig einen der beiden Ölmotoren für den Antrieb der einen Seite des Untersetzungsgetriebes f, während ein weiterer als Sekundärteil i arbeitender Ölmotor die andere Seite des Untersetzungsgetriebes antreibt.In Fig. 2, the oil motor h is a complete fluid transmission designed and at the same time contains one of the two oil motors for the drive one side of the reduction gear f, while another as a secondary part i working oil motor drives the other side of the reduction gear.

Claims

PATENT CLAIM: Hydraulic drive for machines to be operated with approximately constant power and with changing torque, e.g. B. Drawbenches that have two oil motors fed in parallel by a pump and driving the machine in parallel, preferably of the same dimensioning, with the drive power as the torque increases from both motors to an increasing extent and as the torque decreases, ie with a further increase in speed , is increasingly applied by a single one of the two motors, characterized in that in a known hydraulic drive for work machines with a controllable pump (a) and two oil motors (d, e) which can be controlled by changing the absorption capacity, the z. B. attack symmetrically on the drive shaft of the driven machine via a gear transmission (f), in order to decrease the torque first the absorption capacity of one motor (d) and only then that of the other motor (e) can be changed down to the smallest value and vice versa. References considered: U.S. Patent No. 2,398,265.