DE858346C - Einrichtung zur geschwindigkeitsabhaengigen Steuerung eines hydraulischen Stellmotors - Google Patents

Description

• Einrichtung zur geschwindigkeitsabhängigen Steuerung eines hydraulischen Stellmotors Bei hochwertigen hydraulischen Geschwindigkeitssteuerungen verlangt man einen großen. Regelbereich bei möglichst großem hydraulischem Wirkungsgrad. Unter einer hochwertigen hydraulischen Geschwindigkeitssteuerung versteht man dabei eine Steuerung, bei der die Drehzahlen eines hydraulischen Stellmotors proportional dem Ausschlag eines Steuerhebels sind, wobei besondere Anforderungen an die Größe des. Regelbereiches, an. die Drehzahlkonstanz, d. h. Unabhängigkeit von: der Belastung, und an den hydraulischen Wirkungsgrad gestellt werden, bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Größe des Aufwandes. Die Größe des hydraulischen Wirkungsgrades hängt von. der jeweiligen Anpassung der Pumpe hinsichtlich Ölstrom undDruck an die durch das jeweiligeMoment und die jeweilige Drehzahl des hydraulischen Stellmotors bedingten Werte von Motordruck und '#-Totorölstrom ab. Der Regelbereich der Steuerung hängt direkt mit der Lastunabhängigkeit der Motordrehzahl zusammen, da die Größe der Lastabhängigkeit die untere Drehzahlgrenze bestimmt.
• Normale Drosselsteuerungen zur Drehzahlregelung der Stellmotoren durch eine in Reihe mit dem Stellmotor liegende Drossel (Konstantdrucksystem) oder parallel zum Stellmotor liegende Drossel (Konstantstromsystem) eignen sich nicht für eine Geschwindigkeitssteuerung, da sie stark lastabhängig sind. Bei jeder Belastungsschwankung des Stellmotors ändert sich sein hydraulischer Widerstand, und da sich die Ölströme entsprechend den hydraulischen Widerständen von Motor- und Vor- oder Paralleldrossel einstellen, schwankt die Motordrehzahl stark mit der Belastung. Man muß also entweder zu einer Regelung im Sinne einer Lastunabhängigkeit des Motorölstromes oder zu einer hydraulischen Pumpenhubregelung übergehen. In beiden Fällen wird dem Stellmotor unabhängig von der Be-* lastung ein konstanter Ölstrom zugeführt. Auch diese Maßnahme reicht bei großen Anforderungen an den Regelbereich im allgemeinen nicht aus, da auch bei Konstanthaltung des dem, Stellmotor zugeführten Ölstromes die Motordrehzahl noch in gewissen. Grenzen lastabhängig schwanken kann, weil der Leckölstrom des Motorkreises druck- also lastabhängig ist.
• Die geschilderten Maßnahmen zur Erhöhung des Regelbereiches stellen alle steuerungsmäßigen -Eingriffe in den Ölkreislauf von Pumpe und Motor .dar unter Beachtung von hydraulischem Wirkungsgrad und Leckölmenge. Die Erfindung schlägt demgegenüber vor, die Konstanthaltung der Drehzahl eines hydraulischen Stellmotors dadurch zu erzielen, d@aß die Regelung sowohl mittels des drehzahlab'hängigen Ölstromes als auch mittels der druckabhängigen Leckölmenge erfolgt.
• Eine derartige Schaltung ist in Fig. i der Zeichnung dargestellt. Zum, besseren Verständnis ist in Fig. 2 eine hydraulische Ersatzschaltung der Fig. i angegeben.
• Es bezeichnen io die Druckölpumpe, i i den Stellmotor, 12 das von diesem gesteuerte Arbeitsgerät, 13 eine parallel zur Pumpe io liegende Regeldrossel, 14 eine einstellbare Meßdüse in: der Pumpenleitung 15, 16 einen Um@steuerschieber, 17 eine zur Meßdüse 14 parallel geschaltete zweite Regeldrossel, 18 die Rückleitung zum Ölbehälter i9 und 2o, 21 die Verbindungsleitungen vom Umsteuerschieber zum Stellmotor ii.
• Nach Fig. 2 erfolgt die Lastunabhängigkeitshaltung des Motorölstromes durch die Regeldrossel 13. Sie wird durch den Druckabfall dp an der Meß.düse 14 gesteuert, wobei dp in bekannter Weise von der Größe des durchfließenden Motorölstromes abhängt. Das astatische Meß:werk der Regeldrossel 13 besteht dabei aus einem Druckmeßkol.ben 22, dessen Gewicht gerade vom Druck dp das Gleichgewicht gehalten wird. Es ist. also ein ganz bestimmtes 4p, z. B. i atü, erforderlich, um den Meßkolben 22 der Regeldrossel 13 im Gleichgewicht zu halten.
• Die Sollwerteinstellung des Motorölstromes und damit der Motordrehzahl erfolgt durch Ändern des freien Durchflusses der Meßdüse 14. Soll die Motordrehzahl im Verhältnis von beispielsweise 1 :30o geregelt werden, so muß der freie Querschnitt der Meßdüse ebenfalls in diesem, Verhältnis geändert werden, d. h. der Durchmesser im Verhältnis i : 17. Die astatische Regeldrossel 13 macht dann: selbsttätig bei der geringsten Änderung von 4p immer so weit auf, daß der eingestellte Motorölstrom konstant gehalten wird, während der restliche Ölstrom über die Regeldrossel 13 abfließt. Zur Dämpfung des Regelvorganges ist der Meßkolben 22 der Regeldrossel 13 mit einer aus Federn 23 und Dämpfungskolben 24 bestehenden Dämpfungseinrichtung versehen.
• Die Regeldrossel ersetzt also hinsichtlich des Drehzahlregelverhalbens eine Pumpensteuerung. Die Drehrichtungsumsteuerung des Stellmotors i i erfolgt durch den Umsteuerschieber 16, der keine Drosselcharakteristik besitzt, also nur zum Umsteuern und nicht zum Drehzahlregeln dient.
• Die Drossel 17 dient zur Erhöhung des Regelbereichs durch Ausschaltung des Einflusses des lastabhängigen Leckölstromes im Motorkreis. Mit zunehmender Motorbelastung wächst der Leckölstrom, und bei konstantem Ölstrom würde also- die Motordrehzahl vor allem im unteren Drehzahlregelbereich absinken: Man m.uß mithin dafür sorgen, da-ß bei zunehmender Belastung dem Motor ein um die Leckölmenge größerer Ölstrom. zugeführt wird, als der durch die Regeldrossel 13 eingeregelte Ölstrom darstellt. Es wird dies durch die Regeldrossel 17 erreicht, die druckabhängig vom Olmotordruck gesteuert wird, wobei parallel zur Meßblende 14 ein druckabhängiger Parallelölstrom vorbeigeleitet wird, der gerade dem Leckölstrom entspricht. Die Drossel 17 ist eine Drossel mit statischem Druckmeßwerk, welche bei zunehmendem Motordruck aufmacht.
• Der Sollwerteinsteller der Meßblende 14 wird vorteilhaft mit dem.Umsteuerschieber 16 mechanisch gekuppelt. Zur Erzielung eines besseren hydraulischen Wirkungsgrades kann die Pumpe io gegebenenfalls mit einer ölstromabhängigen. Pumpenhubregelung versehen werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Konstantregelung der Drehzahl eines hydraulischen Stellmotors, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung sowohl mittels des drehzahlabhängigen Ölstromes als auch mittels der druckabhängigen Leckölmenge erfolgt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Ölstrom abhängige Druckabfall einer Meß- und Einstelldrossel auf eine Regeldrossel mit astatischem Meßwerk einwirkt, die parallel zur Druckölpumpe liegt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwerk der Regeldrossel aus einem Differenzdruckkolben besteht, wobei der Differenzdruck dem Gewicht des Regelkolbens das Gleichgewicht hält.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben mit einer aus der Reihenschaltung eines Dämpfun.gskolbens und einer Feder bestehenden Dämpfungsvorric'htung verbunden ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsollwert betriebsmäßig durch Veränderung des freien Durchflußqu-erschnittes der Regeldrossel einstellbar ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelldrossel mit einem Umsteuerschieber mechanisch gekuppelt ist und nach beiden Seiten v orzugsweis-e die gleiche Regelkennlinie aufweist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch :2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Meß-und Einstelldrossel eine weitere Drossel mit statischem Meßwerk geschaltet ist, deren Drosselöffnung mit zunehmendem Motormoment größer wird. B. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Drossel unabhängig von der Drehrichtung des Motors vom Motordruck abhängig ist, wobei die Federn dieser Drossel so abgestimmt sind, daß der durch das Lecköl bedingte Drehzahlabfall gerade kompensiert ist. g. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinstellung oder die Einstellung der Schlitze der Drossel betriebsmäßig durchführbar und mit zunehmender Leckölmenge infolge Abnutzung der hydraulischen Teile betriebsmäßig nachstellbar ist.