DE3912277A1 - Hydraulic machine suitable for regulating circuit - has revolution rate measurement arrangement with pulse generator and sensor inside requiring no external elements - Google Patents
Hydraulic machine suitable for regulating circuit - has revolution rate measurement arrangement with pulse generator and sensor inside requiring no external elementsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Hydromaschine mit einer Vorrichtung zur Erfassung ihrer Abtriebsdrehzahl, die einen mit der Abtriebswelle der Hydromaschine bewegten Impulsgeber und einen von dem Impulsgeber beaufschlagten ruhenden Sensor aufweist.The invention relates to a hydraulic machine with a Device for recording their output speed, one with the output shaft of the hydraulic machine moving pulse generator and one from the pulse generator has acted upon resting sensor.
Beim Betreiben hydraulischer Systeme besteht vielfach der Wunsch, die von den Hydromaschinen gelieferten Zustandsgrößen zum Zweck der Überwachung, Steuerung oder Regelung zu erfassen und anzuzeigen. Neben dem Druck p und dem Durchfluß Q ist die Abtriebsdrehzahl n 2 einer Hydromaschine eine solche wichtige Zustands größe, da das Unter- oder Überschreiten von vorgegebenen Drehzahl-Grenzwerten zu schwerwiegenden Funktionsstörungen führen kann. Beispiele aus der Praxis sind der Einsatz von Hydromotoren als Lüfterantrieb in Kühlsystemen, als Unwuchtantrieb in Vibrationswalzen, die mit einer bestimmten Verdichtungsfrequenz arbeiten, oder als Antrieb des Dreh tellers bei Salzstreufahrzeugen. When operating hydraulic systems, there is often a desire to record and display the state variables supplied by the hydraulic machines for the purpose of monitoring, control or regulation. In addition to the pressure p and the flow Q , the output speed n 2 of a hydraulic machine is such an important state variable, since falling below or exceeding the predetermined speed limit values can lead to serious malfunctions. Practical examples include the use of hydraulic motors as a fan drive in cooling systems, as an unbalance drive in vibratory rollers that work with a specific compression frequency, or as a drive for the rotating plate in salt spreading vehicles.
Es ist bekannt, eine sensorische Drehzahlüberwachung durch außerhalb des Hydromotors angeordnete Elemente, zum Beispiel durch Lochscheiben oder Zahnkränze an Kupplungsbauteilen, oder herausgeführte Abtriebswellen vorzunehmen. Hierbei ist jedoch ein beträchtlicher Auf wand erforderlich, um die Anordnung zur Drehzahlüber wachung gegen Beschädigung, Verstellung und vor allem gegen Umwelteinflüsse (Wasser, Staub, Salz etc.) zu schützen. Außerdem erfordert die Drehzahlmessung außer halb des Hydromotors zusätzlichen Einbauraum, der in vielen Fällen, zum Beispiel bei Baumaschinen, nicht vorhanden ist. Dies und die Kosten sind die Gründe, weshalb in der praxis meistens auf eine Drehzahlüber wachung des Hydromotors verzichtet wird.Sensor speed monitoring is known by elements arranged outside the hydraulic motor, for example with perforated discs or sprockets Coupling components, or driven output shafts to make. However, there is a considerable upside here wall required to the arrangement for speed guard against damage, misalignment and above all against environmental influences (water, dust, salt, etc.) protect. In addition, the speed measurement requires half of the hydraulic motor additional installation space, which in in many cases, for example in the case of construction machinery, not is available. This and the cost are the reasons which is why in practice mostly a speed monitoring of the hydraulic motor is dispensed with.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydromaschine mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Abtriebsdrehzahl so auszugestalten, daß keine außerhalb der Hydromaschine angeordneten Elemente notwendig sind. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Impulsgeber und der Sensor innerhalb der Hydromaschine angeordnet sind.The invention seeks to remedy this. The invention is based on the task of using a hydraulic machine a device for detecting the output speed To be designed so that no outside of the hydraulic machine arranged elements are necessary. According to the invention this problem is solved in that the pulse generator and the sensor is arranged inside the hydraulic machine are.
Der Vorteil der Erfindung liegt in der kompakten und geschützten Bauweise der Hydromaschine bei gleich zeitiger kostengünstiger Ausführung.The advantage of the invention lies in the compact and protected construction of the hydraulic machine at the same timely cost-effective execution.
Außerdem ermöglicht der Einsatz von Hydromaschinen nach der Erfindung die Lösung für einige spezielle Probleme in der Antriebstechnik, insbesondere auf dem Gebiet der Vibrationswalzen zur Bodenverdichtung. Eine solche Vibra tionswalze besitzt z.B. an ihrer Vorder- und ihrer Hinter achse je einen Hydromotor gleicher Größe in Reihenschaltung. In addition, the use of hydraulic machines allows for the invention the solution to some specific problems in drive technology, especially in the field of Vibratory rollers for soil compaction. Such a vibra tion roller has e.g. on their front and back each with a hydraulic motor of the same size in series connection.
Die Hydromotoren laufen mit einer bestimmten Drehzahl in Abhängigkeit von der gewünschten Verdichtungsfrequenz und treiben die Unwuchtmassen der Vibrationswalzen an. Bedingt durch ungleiches Motorverhalten, zum Beispiel abweichende volumetrische Wirkungsgrade, externe Leck ölabfuhr, und sonstige Störgrößen, zum Beispiel Boden verhältnisse, arbeiten beide Vibrationswalzen nicht mit gleicher Verdichtungsfrequenz und ohne die gewünschte Synchronisation der beiden Unwuchtmassen. Schwingungs probleme, Resonanzerscheinungen, Geräusche etc. sind die Folge und verlangen zu ihrer Beseitigung besondere kon struktive Maßnahmen.The hydraulic motors run at a certain speed depending on the desired compression frequency and drive the unbalanced masses of the vibratory rollers. Due to uneven engine behavior, for example deviating volumetric efficiency, external leak oil removal, and other disturbances, for example soil conditions, both vibratory rollers do not work with same compression frequency and without the desired Synchronization of the two unbalanced masses. Vibrational problems, resonance phenomena, noises etc. are the Consequences and require special con structural measures.
Auch hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Probleme werden in Weiterbildung der Erfindung gelöst durch einen hydraulischen Regelkreis zur Synchronisation zweier Hydro maschinen, von denen jede eine Vorrichtung nach der Er findung aufweist, wobei der hydraulische Regelkreis dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hydromaschinen in Reihe geschaltet und zu der Hydromaschine mit dem kleineren Schluckvolumen ein Proportional-Wegeventil parallel geschaltet ist, das in Abhängigkeit von der Differenz der von den Sensoren er faßten Abtriebsdrehzahlen verstellbar ist.The invention also seeks to remedy this. The problems are solved in a development of the invention by a hydraulic control circuit for synchronization of two hydro machines, each of which has a device according to the Er invention, whereby the hydraulic control loop thereby is characterized in that the hydraulic machines are connected in series and the hydraulic machine with the smaller swallowing volume a proportional directional valve is connected in parallel that depending on the difference he from the sensors output speed is adjustable.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher be schrieben. Als Ausführungsbeispiele wurden dabei Hydro motoren verwendet. Die Analogie zu Hydropumpen ist offen sichtlich. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the subclaims specified. Embodiments of the invention are in the Drawing shown and be in more detail below wrote. Hydro was used as an exemplary embodiment motors used. The analogy to hydraulic pumps is open visibly. Show it:
Fig. 1 einen Hydromotor in der Form einer Zahn radpumpe in der Ansicht mit Impulsgeber und Sensor enthaltenden Teil im Axialschnitt; Figure 1 shows a hydraulic motor in the form of a toothed wheel pump in the view with pulse generator and sensor-containing part in axial section.
Fig. 2 den in Fig. 1 als Axialschnitt dargestellten Teil des Hydromotors mit geändertem Impuls geber; Fig. 2, the part shown in Figure 1 as an axial section of the hydraulic motor with a modified pulse encoder;
Fig. 3 den in Fig. 1 als Axialschnitt dargestellten Teil des Hydromotors mit einem dritten Impulsgeber; Figure 3 shows the part of the hydraulic motor with a third pulse generator shown in axial section in Fig. 1.
Fig. 4 einen Hydromotor in der Darstellung der Fig. 1 mit geändertem Impulsgeber und Sensor; FIG. 4 shows a hydraulic motor in the illustration of FIG. 1 with a modified pulse generator and sensor;
Fig. 5 ein Schaltbild eines hydraulischen Regel kreises mit zwei Hydromotoren für den Antrieb je einer Unwuchtmasse; Figure 5 is a circuit diagram of a hydraulic control circuit with two hydraulic motors for driving an unbalanced mass.
Fig. 6 ein mit Fig. 5 übereinstimmendes Schaltbild mit zwei anderen Unwuchtmassen; FIG. 6 shows a circuit diagram corresponding to FIG. 5 with two other unbalanced masses;
Fig. 7 ein Diagramm mit von den Impulsgebern ausgehenden Signalen und Spannungskurven; Fig. 7 is a diagram showing emanating from the pulsers signals and voltage curves;
Fig. 8 ein Diagramm mit den Flächenanteilen der Signale. Fig. 8 is a diagram with the surface portions of the signals.
Der als Außenzahnradmaschine ausgebildete Hydromotor weist ein Gehäuse 1 auf. An seinen beiden Stirnseiten wird das Gehäuse 1 durch einen Abschlußdeckel 2 und einen Flanschdeckel 3 verschlossen. In dem Gehäuse 1 ist eine Radkammer 4 gebildet. Die Rad kammer 4 nimmt zwei Zahnräder auf, die nach Art eines Zahn radgetriebes ineinander greifen. Das in der Zeichnung dar gestellte Verdrängerzahnrad 5 ist mit einer den Flansch deckel 3 durchsetzenden Abtriebswelle 6 verbunden, deren Drehzahl gemessen wird.The hydraulic motor designed as an external gear machine has a housing 1 . The housing 1 is closed at its two end faces by an end cover 2 and a flange cover 3 . A wheel chamber 4 is formed in the housing 1 . The wheel chamber 4 takes on two gears that mesh in the manner of a toothed wheel gear. The displacement gear 5 shown in the drawing is connected to a flange cover 3 passing through output shaft 6 , the speed of which is measured.
In dem Abschlußdeckel 2 ist koaxial zu der Abtriebswelle 6 ein Meßraum 7 ausgespart. In den Meßraum 7 ragt in Axial richtung der Abtriebswelle 6 ein Impulsgeber 8. Quer zu dem Impulsgeber 8 ragt in den Meßraum 7 ein Drehzahlsensor 9. In the end cover 2 , a measuring space 7 is recessed coaxially with the output shaft 6 . A pulse generator 8 projects into the measuring space 7 in the axial direction of the output shaft 6 . A speed sensor 9 projects into the measuring space 7 at right angles to the pulse generator 8 .
Mit Hilfe eines in dem Abschlußdeckel 2 vorgesehenen Gewindes 11 sowie einer Mutter 12 ist der Abstand des Drehzahlsensors 9 von dem Impulsgeber 8 einstellbar. Nach Einstellung wird der Drehzahlsensor 9 durch Ver gießen und/oder Kleben fixiert.With the aid of a thread 11 provided in the end cover 2 and a nut 12 , the distance of the speed sensor 9 from the pulse generator 8 can be adjusted. After adjustment, the speed sensor 9 is poured and / or fixed by Ver.
Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungs beispielen ist der Impulsgeber 8 in der Abtriebswelle 6 des Verdrängerzahnrads 5 befestigt. Er besteht - Fig. 1 - aus mindestens einem exzentrisch in Axialrichtung angeordne ten Stift 13 oder aus einer - Fig. 2 - koaxial angeordne ten Nockenscheibe 14. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Impulsgeber in Form eines Zapfens 15 an die Abtriebswelle 6 angeformt. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Dreh zahlsensor 9 in der Radkammer 4, nämlich im hydraulischen Arbeitsraum direkt über dem Verdrängerzahnrad 5, angeordnet.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the pulse generator 8 is fixed in the output shaft 6 of the positive gear 5 . It consists - Fig. 1 - of at least one eccentrically arranged in the axial direction th pin 13 or of a - Fig. 2 - coaxially arranged th cam plate 14th In the embodiment shown in FIG. 3, the pulse generator is integrally formed on the output shaft 6 in the form of a pin 15 . In the embodiment shown in Fig. 4, the rotational speed sensor 9 is arranged in the wheel chamber 4 , namely in the hydraulic work space directly above the positive gear 5 .
Bei den Schaltbildern in den Fig. 5 und 6 sind zwei Hydromotoren 20, 30 der bisher beschriebenen Art in Reihe geschaltet. Die beiden Hydromotoren 20, 30 haben ein geringfügig unterschiedliches Schluckvolumen Vg und als Drehzahlsensor 9 eine Ausführung z.B. nach Fig. 1, bei der der Impulsgeber 8 für jede Umdrehung des Hydro motors 20, 30 einen Impuls erzeugt, der über den Dreh zahlsensor 9 abgegeben wird. Die Stellung des Impuls gebers 8 und die Lage von Unwuchtmassen 21, 31 am Abtrieb eines jeden Hydromotors 20, 30 sind genau zugeordnet. Im Idealfall liegen die beiden Massen 21, 31 der Vorder- und Hinter achse um 180° zueinander versetzt.In the circuit diagrams in FIGS. 5 and 6 are two hydraulic motors 20, of the type described previously 30 are connected in series. The two hydraulic motors 20 , 30 have a slightly different absorption volume Vg and as a speed sensor 9, an embodiment, for example, according to FIG. 1, in which the pulse generator 8 generates a pulse for each revolution of the hydraulic motors 20 , 30 , which is emitted via the speed sensor 9 . The position of the pulse encoder 8 and the position of unbalanced masses 21 , 31 on the output of each hydraulic motor 20 , 30 are precisely assigned. Ideally, the two masses 21 , 31 of the front and rear axles are offset from one another by 180 °.
Dem Hydromotor 20 mit dem kleineren Schluckvolumen ist ein Proportional-Wegeventil 16 zugeordnet. Das Proportional-Wegeventil 16 hat bezogen auf den Hydro motor 20 Bypass-Funktion. Das Proportional-Wegeventil 16 kann ein separates Bauteil sein, aber auch direkt im Hydromotor 20 untergebracht sein.A proportional directional control valve 16 is assigned to the hydraulic motor 20 with the smaller absorption volume. The proportional directional valve 16 has a bypass function based on the hydraulic motor 20 . The proportional directional valve 16 can be a separate component, but can also be accommodated directly in the hydraulic motor 20 .
Bei gleichem Pumpen-Förderstrom Q 2Pu für beide Hydro motoren 20, 30 dreht der Motor 20 mit dem kleineren Schluckvolumen höher als der Hydromotor 30 mit dem größeren Schluckvolumen. Die von der Elektronik er faßte Abweichung der Drehzahlen wird über das Pro portional-Wegeventil 16 als Stellglied kompensiert. Es wird ein Bypass-Strom dem Motor 20 abgezweigt und dem Motor 30 zugeführt. Auch bei umgekehrter Durch flußrichtung - Reversierbetrieb - wird in gleicher Weise verfahren.With the same pump delivery flow Q 2 Pu for both hydraulic motors 20 , 30 , the motor 20 with the smaller absorption volume rotates higher than the hydraulic motor 30 with the larger absorption volume. The deviation of the rotational speeds detected by the electronics is compensated via the proportional directional valve 16 as an actuator. A bypass flow is branched off from the motor 20 and fed to the motor 30 . Even with the reverse flow direction - reversing operation - the same procedure is followed.
Zu Synchronisation der Unwuchtmassen 21, 31 wird das von den Impulsgebern 8 ausgehende Signal verarbeitet. Das Prinzip der Verarbeitung ergibt sich aus dem Diagramm nach Fig. 7: Der Impuls des Sensors 8 des einen Motors, zum Beispiel des Hydromotors 20, setzt ein Spannungssignal, während durch den Impuls des zweiten - Hydromotor 30 - dieses Signal gelöscht wird. Bei Regelabweichung 0 ergibt sich durch Integration der Spannungswerte ein Flächenanteil von 50%. Durch Voreilen oder Nachlaufen einer Masse, zum Beispiel 21, bezogen auf die andere Masse, zum Beispiel 31, wird dieser Prozentsatz vermindert oder vergrößert, wie das Diagramm in Fig. 8 deutlich macht. Von einer bestimmten, vorgegebenen Abweichung beginnt der Regelmechanismus in Richtung auf eine Abweichung 0 zu arbeiten.To synchronize the unbalanced masses 21 , 31 , the signal emitted by the pulse generators 8 is processed. The principle of the processing results from the diagram according to FIG. 7: The pulse of the sensor 8 of the one motor, for example the hydraulic motor 20 , sets a voltage signal, while this pulse is canceled by the pulse of the second - hydraulic motor 30 . If the deviation is 0, the integration of the voltage values results in an area share of 50%. By leading or trailing one mass, for example 21, relative to the other mass, for example 31, this percentage is reduced or increased, as the diagram in FIG. 8 makes clear. From a certain, predetermined deviation, the control mechanism begins to work towards a deviation 0.
Neben der Eignung für den Einsatz bei Doppel-Vibrations walzen kann diese Regelung auch bei anderen, ähnlich gelagerten Problemstellungen Anwendung finden und zu wirksamer technischer Verbesserung beitragen.In addition to the suitability for use with double vibrations This regulation can also roll with others, similarly stored problems find and apply contribute to effective technical improvement.
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