DE102011118282A1 - Hydraulic pump test stand for hydraulic pump, has electronic feedback controller, which adjusts angle of hydraulic motor as control variable considering circuit temperature of hydraulic fluid - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Pumpenprüfstand für eine Hydraulikpumpe, deren Druckseite über eine erste Leitung mit der Saugseite eines über einen Rückspeiseregler bezüglich der Fördermenge einstellbaren hydraulischen Motors verbunden ist, dessen Druckseite über eine zweite Leitung mit der Saugseite der Hydraulikpumpe verbunden ist, wobei eine Abtriebswelle des hydraulischen Motors mit einer Antriebswelle der Hydraulikpumpe verbunden ist und durch einen Zusatzmotor zur Kompensation von Leistungsverlusten angetrieben ist.The invention relates to a hydraulic pump tester for a hydraulic pump, whose pressure side is connected via a first line to the suction side of a via a regenerative feedback controller with respect to the adjustable hydraulic motor whose pressure side is connected via a second line to the suction side of the hydraulic pump, wherein an output shaft of the hydraulic motor is connected to a drive shaft of the hydraulic pump and is driven by an additional motor to compensate for power losses.
Ein hydraulischer Pumpenprüfstand wird im Rahmen der Fertigung von Hydraulikpumpen zur Qualitätskontrolle oder zum Zwecke der Wartung eingesetzt. Mit einem solchen Pumpenprüfstand können beispielsweise die Abhängigkeit der Leistung von der Fördermenge oder die Leckverluste bei großer Belastung überprüft werden. Mit dem Pumpenprüfstand ist somit eine Simulation des realen Betriebs der Hydraulikpumpe möglich. Dazu werden die Hydraulikpumpen von Motoren angetrieben und beispielsweise durch Verengung des Querschnitts der Druckleitung belastet. Auf diese Weise kann das Verhalten der Hydraulikpumpe bei maximaler Fördermenge und bei maximalem Betriebsdruck untersucht werden.A hydraulic pump test bench is used in the manufacture of hydraulic pumps for quality control or maintenance purposes. With such a pump test stand, for example, the dependence of the power on the flow rate or the leakage at high load can be checked. With the pump test stand thus a simulation of the real operation of the hydraulic pump is possible. For this purpose, the hydraulic pumps are driven by motors and loaded, for example, by narrowing the cross section of the pressure line. In this way, the behavior of the hydraulic pump at maximum flow and at maximum operating pressure can be examined.
Aus der
Die von dem Antriebsmotor angetriebene Hydraulikpumpe fördert Hydrauliköl in einen Kreislauf, in den eine weitere Hydraulikmaschine eingebracht ist. Diese wird nicht über die Antriebswelle, sondern über das Hydrauliköl angetrieben und läuft somit als hydraulischer Motor, der in seinem Schluckvolumen stufenlos einstellbar ist.The driven by the drive motor hydraulic pump delivers hydraulic oil into a circuit in which another hydraulic machine is introduced. This is not driven by the drive shaft, but by the hydraulic oil and thus runs as a hydraulic motor, which is infinitely adjustable in its displacement.
Ein derartiger Pumpen-Motor-Betrieb wird dadurch ermöglicht, dass die Druckleitung der Hydraulikpumpe an die Saugleitung des Hydraulikmotors und die Druckleitung des Hydraulikmotors an die Saugleitung der Hydraulikpumpe im Sinne eines Verspannbetriebs angeschlossen wird. Die von dem Antriebsmotor in das System eingebrachte Leistung wird an der Welle des Hydraulikmotors abgegriffen und in das System auf rein mechanischem Weg über die Antriebswelle wieder rückgeführt. Die als Hydromotor betriebene hydraulische Einheit wird deshalb auch als Rückspeiseeinheit bezeichnet.Such a pump-motor operation is made possible by connecting the pressure line of the hydraulic pump to the suction line of the hydraulic motor and the pressure line of the hydraulic motor to the suction line of the hydraulic pump in the sense of a clamping operation. The power introduced into the system by the drive motor is picked up on the shaft of the hydraulic motor and returned to the system in a purely mechanical way via the drive shaft. The hydraulic unit operated as a hydraulic motor is therefore also called a regenerative unit.
Eine Belastung der Hydraulikpumpe findet statt, indem bei dem hydraulischen Motor das Schluckvolumen im Verhältnis zum Fördervolumen der Hydraulikpumpe verkleinert wird. Dabei steigt der Druck in der Druckleitung der Hydraulikpumpe an. Die Drehzahl der Rückspeiseeinheit entspricht, da die beiden Maschinen auf derselben Welle sitzen, der Drehzahl der Hydraulikpumpe. die Änderung des Schwenkwinkels der Rückspeiseeinheit bewirkt eine Änderung des Rückspeisemoments und somit eine Änderung der zur Rückspeisung genutzten Druckdifferenz. Durch Veränderung eines im System eingebundenen Fördermengenreglers lassen sich auf diese Weise innerhalb der zulässigen Leistungsgrenzen beliebige Betriebszustände der Hydraulikpumpe mit veränderbaren Betriebsdrücken und Fördermengen nachbilden, wobei die zum Antrieb der Pumpe benötigte Energie zum Teil wieder zurückgewonnen wird.A load of the hydraulic pump takes place by the displacement of the hydraulic motor in relation to the delivery volume of the hydraulic pump is reduced. The pressure in the pressure line of the hydraulic pump increases. The speed of the regenerative unit corresponds, since the two machines sit on the same shaft, the speed of the hydraulic pump. the change in the swivel angle of the regenerative unit causes a change in the regeneration torque and thus a change in the pressure difference used for the return feed. By changing a flow rate controller integrated into the system, any operating states of the hydraulic pump with variable operating pressures and flow rates can be simulated within the permissible performance limits, with the energy required to drive the pump being recovered in part.
Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, dass mit dem Fördermengenregler nur eine begrenzte Anpassung des Rückspeisegrades im Betrieb möglich ist. Denn es können hiermit nicht alle das Systemverhalten signifikant beeinflussende Regelgrößen berücksichtigt werden.A disadvantage of this prior art is that with the flow regulator only a limited adjustment of the Rückspeisegrades in operation is possible. Because not all system variables influencing the system behavior can be considered.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen hydraulischen Pumpenprüfstand der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass mit einfachen technischen Mitteln eine präzise Rückspeiseregelung erzielt wird.It is therefore an object of the present invention to further improve a hydraulic pump tester of the generic type to the effect that with simple technical means a precise feedback control is achieved.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem hydraulischen Pumpenprüfstand gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved on the basis of a hydraulic pump test stand according to the preamble of
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der elektronische Rückspeiseregler zur Verstellung des Schwenkwinkels a des hydraulischen Motors als Regelgröße die Temperatur t der sich im Kreislauf befindlichen Hydraulikflüssigkeit mitberücksichtigt.The invention includes the technical teaching that the electronic feedback regulator for adjusting the pivot angle a of the hydraulic motor as a control variable, the temperature t of the hydraulic fluid in the circuit is taken into account.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass durch die Berücksichtigung der Kreislauftemperatur t der Hydraulikflüssigkeit eine hohe Rückspeisequote möglich wird, weil die Rückspeisemenge bei thermischer Überlastung des hydraulischen Kreislaufs durch den Rückspeiseregler verringert wird. Durch Parametrierung hinsichtlich verschiedener anderer Regelgrößen kann die Regelung der Rückspeisung an verschiedene Größen von zu testenden Hydraulikpumpen angepasst werden. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist eine thermische Auslegung der Rückspeisequote für den schlimmsten Fall möglich und es braucht keine Anpassung während des Betriebs erfolgen.The advantage of the solution according to the invention lies in the fact that by taking into account the circulation temperature t of the hydraulic fluid, a high recovery rate is possible because the recovery amount is reduced by thermal recovery of the hydraulic circuit through the regenerative feedback. By parameterization with respect to various other control variables, the feedback control can be adapted to different sizes of hydraulic pumps to be tested. With the solution according to the invention, a thermal design of the recovery rate for the worst case is possible and there is no need to adjust during operation.
Neben der Berücksichtigung der Kreislauftemperatur der Hydraulikflüssigkeit als Regelgröße für den elektronischen Rückspeiseregler wird vorgeschlagen, als zusätzliche Regelgröße auch die Druckdifferenz Δp zwischen Hochdruck- und Niederdruckseite zu berücksichtigen. Außerdem kann als zusätzliche Regelgröße der elektrische Ansteuerstrom IEP der elektrohydraulisch vorgesteuerten Hydraulikpumpe berücksichtigt werden. Je höher der Ansteuerstrom IEP, desto weiter schwenkt die Hydraulikpumpe im Rahmen der elektrohydraulischen Verstellung aus. Ferner kann der elektronische Rückspeiseregler als zusätzliche Regelgröße auch den Pumpenverstellwinkel aP berücksichtigen, welcher per Positionssensor an der Hydraulikpumpe ermittelbar ist. In addition to the consideration of the circulation temperature of the hydraulic fluid as a control variable for the electronic feedback regulator is proposed to take into account as an additional control variable and the pressure difference .DELTA.p between high-pressure and low-pressure side. In addition, as an additional control variable, the electrical drive current I EP of the electrohydraulically controlled hydraulic pump can be taken into account. The higher the drive current I EP , the further the hydraulic pump pivots out as part of the electrohydraulic adjustment. Furthermore, the electronic regenerative regulator can also take into account as additional control variable the pump displacement angle a P which can be determined by means of a position sensor on the hydraulic pump.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der elektronische Rückspeiseregler als eine am hydraulischen Motor befestigte speicherprogrammierbare Elektronikeinheit ausgebildet. Bereits vorhandene elektronische Regeleinheiten können in einfacher Weise durch softwaretechnische Veränderung zur Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung ertüchtigt werden.According to a preferred embodiment, the electronic regenerative controller is designed as a programmable logic unit attached to the hydraulic motor. Already existing electronic control units can be upgraded in a simple manner by software engineering change to carry out the inventive solution.
Durch die Nutzung der vorstehend genannten verschiedenen Regelgrößen gewährleistet der elektronische Rückspeiseregler eine Energierückspeisung von über 30%. Herkömmliche Lösungen ermöglichen demgegenüber lediglich eine Energierückspeisung von ca. 25%.By using the above-mentioned different control variables, the electronic regenerative controller ensures an energy recovery of more than 30%. In contrast, conventional solutions only allow an energy recovery of approx. 25%.
Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die erste Leitung und die zweite Leitung zwischen dem hydraulischen Motor und der Hydraulikpumpe mit einer Belastungseinrichtung für den geschlossenen Hydraulikkreis in Verbindung stehen. Die Belastungseinrichtung ist für die Drucksteuerung zwischen der Druckseite der Hydraulikpumpe und der Druckseite des hydraulischen Motors vorgesehen und umfasst ein hierfür vorgesehenes Belastungsventil.According to a measure improving the invention, it is proposed that the first line and the second line between the hydraulic motor and the hydraulic pump are connected to a closed hydraulic circuit load device. The loading device is provided for the pressure control between the pressure side of the hydraulic pump and the pressure side of the hydraulic motor and includes a load valve provided for this purpose.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to FIGS.
Es zeigenShow it
Gemäß
Eine Abtriebswelle
Die Belastungseinrichtung
Der in
Der elektronische Rückspeiseregler R berücksichtigt als Regelgröße die Kreislauf temperatur t der Hydraulikflüssigkeit. Die Druckdifferenz Δp zwischen Hochdruck- und Niederdruckseite, den elektrischen Ansteuerstrom IEP eines Verstellgeräts der elektrohydraulisch verstellbaren Hydraulikpumpe sowie deren Pumpenverstellwinkel aP dienen als Hilfsgrößen für die Verstellung der Rückspeiseeinheit.The electronic regenerative regulator R takes into account as a controlled variable the circulation temperature t of the hydraulic fluid. The pressure difference Ap between the high-pressure side and the low-pressure side, the electrical drive current I EP of an adjusting device of the electrohydraulically adjustable hydraulic pump and the pump displacement angle a P serve as auxiliary variables for the adjustment of the regenerative unit.
Aus all diesen Regelgrößen ermittelt der elektronische Rückspeiseregler R zur Korrektur einer definierten Regelabweichung den zu verstellenden Schwenkwinkel a des hydraulischen Motors.From all these control variables, the electronic regenerative regulator R determines the pivot angle a of the hydraulic motor to be adjusted for correcting a defined system deviation.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass der Begriff Schwenkwinkel synonym für den Begriff Hubvolumen benutzt wird, auch wenn er streng genommen nur für Axialkolbenmaschinen zutrifft. Bei Radialkolbenmaschinen wird das Hubvolumen üblicherweise durch Änderung der Exzentrizität eines Hubrings bezüglich einer Antriebsachse verstellt. Auch eine solche Änderung der Exzentrizität kann man abstrakt als Änderung eines Schwenkwinkels auffassen. It should be noted that the term swing angle is used synonymously for the term stroke volume, even if strictly speaking it applies only to axial piston machines. In radial piston machines, the stroke volume is usually adjusted by changing the eccentricity of a cam ring with respect to a drive axle. Even such a change in the eccentricity can be abstractly understood as a change in a swivel angle.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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