DE2251904A1 - Grenzlastregelung fuer hydraulikantriebe - Google Patents

Description

• (;renzlastregelung für llydraulikantriebe Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung zur Begrenzung der Aufnahmeleistung in einem Jlydraulikaggregat mit Antrieb durch Verbrennungsmotor.
• Ist in einem flydraulikpumpenaggregat mit Antriebsmotor und Verstellpumpe(n), wie es vornehmlich in modernen Hydraulikbaggern eingesetzt wird, die installierte Pumpenleistung höher als die installierte Motorleistung, so müssen Vorkehrungen getroffen werden, den Motor vor Oberlastung zu schützen. Die dem Motor abverlangte Leistung muß begrenzt werden, z.B. durch eine Regelschaltung, die die Pumpe(n) nur so weit ausschwenken läßt, daß die Fördermenge, multipliziert mit dem anstehenden Ärbeitsdruck, einen Leistungswert ergibt, der der Motorleistung entspricht.
• Außer der bekannten hydraulischen Summenleistungsregelung ist in letzter Zeit die sogenannte Grenzlastregelung in hydraulikbaggern zur Anwendung gekommen.
• Bei diesem Regelsystem wird die Motordrehzahldrückung ausgenutzt, die eintritt, wenn dem Antriebsmotor eine über seine eingestellte bzw. installierte Leistung hinausgehende Leistung abverlangt wird.
• Ein Signal "Drehzahlabfall" bewirkt über geeignete Steuerungselemente eine Zurücknahme des Pumpenschwenkwinkels.
• Der Drehzahlabfall wird hierbei mechanisch, hydraulisch bzw.
• mechanisch-hydraulisch umgesetzt in einen Abfall oder Anstieg des Steuerdruckes, der auf das Verstellorgan der Pumpe wirkt.
• Die Umwandlung der Plotordrehzahldrückung in einen Druckwert geschieht z.B. durch einen Fliehkraftregler, der auf ein llydraulikventil wirkt oder durch eine Konstantmeßpumpe, deren Förderstrom über eine Blende gedrosselt wird. Der Drosseldruck ist über die p - Q - Kennlinie der Drossel von der Fördermenge und damit von der Motordrehzahl abhangig. In beiden Fällen erfordert der Anbau der Geber, also des Fliehkraftreglers mit angebautem Hydrulikventil oder der Meßpumpe mit Blende, einen gewissen Aufwand.
• Der Antrieb erfolgt über tÇeilriemen oder Zahnräder; bei Neilriemenantrieb ist eine verstellbare Konsole für den Fiiehkraftregler bzw. die Pumpe erforderlich. Nicht immer ist am Verbrennungsmotor der Antrieb über eine Keilriemenscheibe oder gar über Zahnräder ohne weitcres möglich. Es gibt zwar die Möglichkein, diesen mechanischen Zusatzabtrieb am Motor zu vermeiden, indem man bei einem Dieselmotor den in die Einspritzpumpe eingebauten Fliehkraftregler zu einer Ventilsteuerung benutzt, jedoch erfordert dies die Verwendung einer dafür geeigneten Einspritzpumpentype und die Zustimmung des Motor- und Einspritzpumpen herstellers. Der Eingriff in den Mechanismus der Einspritzpumpe ist auf jeden Fall kritisch. Auch laßt sich das Hydraulikventil aus Platzgründen z.B. nicht bei jedem Dieselmotor an die Einspritzpumpe anbauen.
• Die erzielbare 1tegelgenauigkeit ist überdies bei den genannten Systemen nur mittelmäßig.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile dadurch zu umgehen, daß man einerseits eine einfache, bei Motoren serienaäßig vorhandene Anschlußmöglichkeit für einen Drehzahlgeber verwendet, anderseits die Messung der Drehzahl und die Ansteuerung des Druckventils auf elektrischem oder elektrisch-elektronischen Wege vornimmt, weil damit eine bessere Regelgenauigkeit und eine leichtere Anpassungsfähigkeit an die Gegebenheiten des gesamten Regelkreises errcichbur ist.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen eine elektronischhydraulische Grenzlastregelung als Leistungsbegrenzungsmittel anzuordnen, insbesondere bei hydraulischen Aggregaten mit Verstelipumpe und Verbrennungsmotor.
• Erfindungsgemäß wird der blotordrehzahlabfall Qei Leistungsüberschreitung als elektrische Spannungsänderung angezeigt, mit einer an sich konstanten, aber veränderlichen Spannung verglichen und die Differenz einem elektronischen Verstärker zugeführt 1 an dessen Ausgang ein elektrisch steuerbares Betätigungsorgan angeordnet ist, das direkt oder indirekt auf das Verstellorgan der Pumpe wirkt.
• Zweckmäßig wird die Änderung der an sich konstanten Spannung entsprechend der Einstellung des Gasreguliergestängesvorgenom men.
• Vorzugsweise wird als Anzeiger fur die elektrische Spannungsanderung ein Tachodynamo mit dem Motor gekuppelt.
• Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt in Form eines elektronischhydraulischen Schaltplanes.
• Der Verbrennungsmotor 1 treibt eine oder mehrere hydraulische Verstellpumpen 2 an.
• Die Ausschwenkung der Pumpe erfolgt durch ein Verstellorgan 3.
• Jedem Druckwert im Verstellorgan ist somit eine bestimmte Pumpenfördermenge zugeordaet.
• Das eltrisch steuerbare Druckventil 4 liegt im Steuerölkreis für das Verstellorgan.
• Xfechanisch gekuppelt mit-dem Motor ist ein Tachodynamo 5, der eine der Drehzahl proportionale Wechselspannung liefert, die, durch den Gleichrichter 6 in eine Gleichspannung umgewandelt, am Widerstand 7 anliegt.
• Diese Spannung wird verglichen mit einer an sich konstanten aber einstellbaren Soll-Spannung an einem Potentiometer 8.
• Die Spannungsdifferenz wird einem elektronischen Verstärker 9 zugeführt, an dessen Ausgang die Spule eines elektrisch steuerbaren Druckventils 4 liegt.
• Der Ansprechpunkt der ltegelschaltung ist cinstellbar am Potentiometer 8, das mechanisch mit dem Gasreguliert1ngsgestänge des llotors vcrbunden sein kann.
• Ist nun die Uotornenndrehzahl eingestellt, so ist die vom Tachodynamo gelieferte Spannung gleich der Soll-Spannung am Potentiometer 8. Die Spannungsdifferenz ist null und der Verstärker wird nicht ausgesteuert. Damit liegt auch am Druckventil 4 keine Spannung, und der Druck im Verstellorgan ist null. Die Pumpe bleibt voll ausgeschwenkt.
• Steigt nun der Pumpenarboitsdruck auf einen Wert, der, multipliziert mit der Fördermenge, eine Leistung ergibt, die höher liegt als die hlotorlcistung, so erfolgt eine ltotordrchzahldrückung. Die vom Tachodynamo abgegebene Spannung sinkt, es entsteht am Verstärker eine Soll-Istwert-Spannungsdifferenz, so daß das Druckventil angestcuert wird. Der nun im Verstellorgan herrschende Steuerdruck bewirkt ein Zurückschwenken der Verstellpumpe, wodurch der Alotor entlastet wird.
• Durch eine Koppelung des Potentiometer 8 mit dem Drehzahlregu liergestänge ist es möglich, die Sollspannung gleichzeitig mit der IlotordrehzahleinsteIlung zu ändern, so daß die Regelschaltung für den gesamten Arbeitsdrehznhlbereich des Motors funktionsfähig ist.
• Die Ausgangsstellung der Pumpe ist für die erfindungsgemnße Lösung unwesentlich.
• Dieses Regelsystem ist sinngemäß für alle tlydraulikaggregate mit Verstellpumpen anwendbar.

Claims (2)

Patentansprüche

1. Grenzlastregelung für Hydraulikantriebe, insbesondere für Iiydraulikaggregate mit Verstellpumpe(n) und Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß der hfotordrehzahlabfall bei Leistungsüberschreitung.als elektrische Spannungsänderung angezeigt, mit einer an sich konstanten, aber veränderlichen Spannung verglichen und die Differenz einet elektronischen Verstärker zugeführt wird, an dessen Ausgang eir elektrisch steuerbares Betatigungsergan angeordnet ist, das direkt oder indirekt auf das Verstellorgan der Pumpe wirkt.

2. Regelung nach Anspruch 1, c'adurch gekennzeichnet, daß die änderung der an sich, konstanten Spannung entsprechend der Einstellung des Gasreguliergestängesvorgenommen wird.

o. Regelung nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeiger für die elektrische Spannungsänderung ein Tachodynamo mit dem Motor gekuppelt wird.

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