SE458704B - Anordning vid ett hydrauliskt drivsystem anslutet till en lastdrivande hydraulmotor - Google Patents

Description

458 704 Brist uppstår alltså vilket gör att trycket går mot 0.

Tröghetslasten retarderar därför. I nästa moment accelereras äter lasten av pumpflödet med en tryckstegring som följd. Man erhåller på grund härav och systemets elasticitet svängningsförlopp med låg frekvens och ganska stor amplitud som negativt påverkar manöveregenskaperna och försvårar precisionsmanövrer. Problemet är mest accentuerat på LS-ventiler som har liten inre dämpning. - Vid små accelerationeer får man närmast aperiodiska insvängningsförlopp och då uppträder inte de aktuella problemen.

Ett sätt att förbättra detta förhållande är att anpassa slidstrypningarna för flöde in till motor och flöde ut från motor så att ett visst övertryck utöver lasttrycket upprätthâlles. Man kan härigenom minska "glappet" för motorn som medverkar till svängningar. Ett annat sätt är att installera en dubbel overcenter-ventil vid motorns huvudanslutníngar. Härvid kan motorn inte “rusa ifrån" flödet och skapa stora tryckvariationer i systemet. Tyvärr kan man inte få en sådan ventilfunktion att fungera helt tillfredsställande utan att introducera stora tryckfallsförluster i effektkretsen samt dämpningar på styrsidan.

Effektivare metoder kan dock tillämpas som är föga förlustbehäftade och ger ett säkrare funktionsresultat.

I den Europeiska patentskriften EP 0066717 visas en lösning av problemet att starta och stoppa stora masströghetslaser mjukt.

Motortrycket får här påverka hjälpkolvar inbyggda i inloppsšliden som motverkar styrsignalens slidutslag och som därigenom verkar dämpande. Återföringskraften på sliden verkar samtidigt som tryckstörningen uppträder varför denna dämpas utan fasförskjutning.

En annan lösning åter som ger en mjukare dämpning än den föregående framgår av nedanstående beskrivning.

Ritningsförteckning: 87709-870512 s 458 704 Fig 1 visar ett hydrauliskt drivsystem försett med en anordning enligt uppfinningen.

Fig 2 visar en delförstoring av anordningen i Fig 1.

Fig 3 visar i likhet med Fig 2 en delförstoring av anordningen i Fig 1 enligt en alternativ utföringsform av uppfinningen.

Fig 4 visar i schematisk form ytterligare en utföringsform av uppfinningen.

Den i Fig 1 visade riktningsventilen består bl a av ventilhuset 1, samt huvudsliden 2, vilken är axiellt inspänd mellan fjäderpaketen i de tvâ motstâende aktiveringsorganen 3 och 4. Appliceras ett hydrauliskt styrtryck från pilotventilen 84 i endera av de båda aktiveringsorganen 3 och 4 rör sig ventilsliden 2 proportionellt mot styrtrycket under förutsättning att styrtrycket är högre än tröskelvärdet för rörelse. Strömningskrafternas inverkan på slidläget har då ej beaktats.

Belastningsobjektet 18 är anslutet till servisportarna 19 och 20, och porten 21 är ansluten till tryckmediumkällan, d v s hydraulpumpen.

Ventilsliden 2 är försedd med ett axielt hål 10 som utgår från vänstra änden och sträcker sig fram till slidens mittmidja. Hålet 10 är tillslutet med proppen 22. Vid denna är sliden genomborrad med ett snett hål 15 som mynnar i ett spår 11 på slidens periferi och vid centrumhålets 10 andra ände är borrat ett klent stryphâl 12.

Hålen 12, 10, 15 och 11 bildar en styrflödeskanal. I slidens neutralläge är hålet 12 avtätat mot slidhålets yta. Så är också fallet med spåret 11. Vad som sagts om slidens 2 vänstra del gäller också dess högra del. Sliden är i det visade exemplet symmetrisk.

Antag nu att ett styrtryck appliceras på aktiveringsorganet 4 via ledningen 24, varvid sliden förflyttar sig åt vänster så atfïšpâret 26 först öppnas av motsvarande slidkant. Kommunikation mellan 87709-870512 458 704 lasttrycket i servisporten 19 och en avkänningskanal som står i förbindelse med pumpens LS-regulator upprättas. Pumpen arbetar då upp ett systemtryck vid inloppsporten 21 som svarar mot lasttrycket vid servisporten 19 plus ett extra trycktillskott för reglering.

Omedelbart efteråt upprättas förbindelse mellan portarna 21 och 19, varvid ett tilloppsflöde erhålles till motorn 18. Tilloppsflödets storlek bestämmes av slidens förskjutning. Returflödet passerar via porten 20 och slidens midja 14 till tankkanalen 27 och tillbaka till hydraultanken 23.

Samtidigt som sliden 2 förskjuts åt vänster friläggs också hålet 12, varvid ett strypt lasttryck fortplantar sig till hålen 10 och 15 samt spåret 11 vilket friläggs vid kanten 23. Ett styr- eller áterföringsflöde tillföres nu aktiveringsorganet 3. Styrflödets storlek bestämmes bl a av motorns lasttryck. Styrflödet förs vidare genom strypningen 7 tillbaka till pilottrycksorganet 84 där det dräneras till hydraultanken 23. Strypningarna 5 och 7 är inte helt nödvändiga för funktionen men bör ingå för att förstärka effekten samt medge anpassning av lämplig återföringsgrad.

Tack vare strypningen 7 och strömningsmotståndet i pilottrycksorganet 84 uppbygges i aktiveringsorganet 3 ett motriktat styrtryck till det som applicerats vid aktiveringsorganet 4. Man får härigenom en transient dämpning av flödessökningen vid ett accelerationsförlopp vilket är mycket viktigt vid masströghetslaster och elastiska strukturer där svängningar lätt uppstår. Lösningen innebär dock att man också statiskt får en viss avvikelse i' utstyrningen som betingas av lastens storlek. För en svängfunktion innebär emellertid denna statiska inverkan att även retardation av rörelsen blir mjukare, vilket är positivt.

Funktionen har diskuterats för det fall att ett styrtryck appliceras på aktiveringsorganet 4. Med hänsyn till symmetrin i konstruktionen erhålles en identisk effekt när ett styrtryck appliceras vid aktiveringsorganet 3. 87709-870512 5 458 704 Svängningsproblem uppträder inte bara vid funktioner med masströghetslaster - även om de ofta är mest besvärande där. Också vid funktioner med gravitationslaster, t ex bomfunktionen hos en Igrävmaskin, kan svängningar uppträda under lyftskedet. Man kan då självfallet använda lösningen enligt uppfinningstanken enligt Fig 1 och Fig 2, för att häva svängningsbenägenheten. Lösningen uppvisar emellertid en viss brist vid sistnämnda tillämpning, och det gäller lyftskedet. Unskar man nämligen lyfta med ytterst låg hastighet kan det fallet inträffa att inflödet från inloppsporten 21 till servisporten 19 exempelvis blir mindre än återföringsflödet via styrkanalen 12, 10 och 15. Sannolikheten för detta tillstånd är större ju tyngre last som skall lyftas. Lasten kommer då alltså att sjunka trots att man manövrerar för lyftrörelse.

Detta är inte önskvärt.

Problemet kan emellertid lösas genom att ersätta sliden 10 enligt Fig 1 och 2 mot sliden 70 enligt Fig 3. Sliden 70 är försedd med en s.k. kopierventil, vilken innefattar en slid 71 som är axiellt förskjutbar i en koaxiell borrning 72 i huvudsliden 70 och vars rörelse begränsas av borrningens 72 botten samt av en distansförsedd propp 73.

Kopiersliden 71 är utbildad med periferiella spår 74 och 75. Spåret 74 kommunicerar via hålet 76 och axialhålet 77 med en kamare 78.

Spåret 75 kommunicerar via hålet 79 och axialhålet 80 med borrningen 72 och därav bildade kammare.

Kopiersliden 71 distribuerar hydrauloljan via huvudsliden 70 genom de radiella hålen 81 och 82. Hålet 81 har samma funktion som hålet 12 i utföringsformen enligt Fig 2, dvs när sliden 70 styres ut åt vänster och komnunikation upprättas mellan portarna 21 och 19 frilägges också hålet 81 för lasttrycksolja. Denna vidareförmedlas dock ej direkt via hålet 83 som återföringsflöde utan indirekt.

Trycket vid hålet 81 fortplantar sig nämligen genom hålen 76 och 77 till kammaren 78 där kopiersliden påverkas av en vänsterriktad kraft som förskjuter sliden åt vänster och frilägger hålet 82 för-flöde direkt från hydraulpumpen. Flödet fortplantar sig via kanalen 75, 79 87709-870512 458 704 e och 80 till kammaren i borrningen 72 där ett mellantryck bygges upp som balanserar den vänsterriktade kraften på kopiersliden 71. Denna ställer in sig så att âterföringsflödet från pumpkanalen via hålet 82 blir så stort att tryckfallet över 83 och 7 motsvarar trycket i porten 19. ' Av det sagda framgår att någon olja ej kommer att förbrukas från porten 19 - endast den ringa del som åtgår för att deplacera kopiersliden 71. Lasten kan alltså inte sjunka vid svag lyftmanöver eftersom âterföringsflödet tas direkt från pumpen. Då huvudsliden 70 åter neutralställes rör sig sliden 71 åt höger och stänger hålet 82.

I Fig 3 visas en ensidig inbyggnad av en kopierslid i huvudsliden, men om geometrien hos huvudsliden så medger är det självfallet möjligt att bygga in dubbla kopierslider - en för varje rörelseriktning hos huvudsliden.

Ovan angivna utförandeformer kan ersättas med en yttre hjälpventillösning. Se Fig 4.

Systemet består av huvudventilen 29, hjälpventilen 31, belastningsobjektet 32 samt pumpen 30.

Hjälpventilen 31 styres parallellt med huvudventilen - dock med visst fasförsprång för den förra - med ett hydrauliskt styrtryck som alternativt appliceras via ledningarna 33 och 35.

Antag att ett styrtryck appliceras via ledningen 35. Högra symbolrutorna hos huvudventilen 29 och hjälpventilen 31 aktiveras då, varvid ett flöde från pumpen 30 strömmar fram till belastningsobjektet 32 i pilens riktning och accelererar det senare under uppbyggnad av ett däremot svarande lasttryck. Ledningen 44 förbinds därvid med ledningen 41 via strypningen 38. Den senares storlek väljs m a p det återföringsflöde som lasttrycket skall driva fram till den vänstra styrtrycksanslutningen 33. Återföringsflödet passerar emellertid strypningen 34 före utträdet till 33 och-vidare till styrtrycksventilens tankanslutning. Tack vare stryckfallet över 87709-870512 7 458 704 strypningen 34 samt det tryckfall som alstras i styrtrycksventilen genereras ett motriktat styrtryck betingat av lasttrycket, ett styrtryck som dämpar utstyrningens storlek och medverkar till ett dämpat insvängningsförlopp. Systemet är fullt symmetriskt, dvs appliceras ett styrtryck vid anslutningen 33 erhålles ett identiskt förlopp. Liksom vid föregående lösningsprincip erhålles också här en statisk avvikelse mellan styrtryck och huvudflöde som betingas av lastens storlek.

Ventilen 31 kan också vara en elektriskt styrd hjälpventil med motsvarande funktion. Det väsentliga är att ventilen öppnas före huvudventilen. 87709-870512

Claims (6)

458 704 8 Patentkrav

1. Anordning vid ett hydrauliskt drivsystem anslutet till en lastdrivande hydraulmotor (18; 32), innefattande en pilotstyrd flödesreglerande riktningsventil (1; 29) för alternativ anslutning av motorns (18; 32) flödesportar till en tryckmediumkälla och en tank, vilken riktningsventil (1; 29) innefattar tvâ motstående och av pilottryck påverkbara aktiveringsorgan (3, 4), samt ett pilottrycksorgan (84) anordnat dels att alternativt trycksätta och aktivera sagda aktiveringsorgan (3, 4) och dels att vid trycksättning av det ena av aktiveringsorganen dränera det andra aktiveringsorganet till tanken via en flödesstrypning (5, 7), k ä n n e t e c k n a d a v åtminstone en styrflödeskrets (10-12; 72-83; 37-44) som kommunicerar med det ena av sagda aktiveringsorgan, samt ventilorgan (11, 12; 71; 31) som är anordnade att i beroende av motorns lasttryck åstadkomma ett flöde genom sagda styrfiaaeskrets (10-12; 72-ss; 37-44), varvid mattrycket från sagda flödesstrypning (5, 7) genererar en motorns lasttryck avbildande motstyrningskraft på det icke aktiverade aktiveringsorganet.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda styrflödeskrets (10-12) innefattar en axiell borrning (10) i riktningsventilens (1) slid (2), och att sagda ventilorgan innefattar en radiell inloppspassage (12) som förbinder sagda borrning (10) med en av ventilslidens (2) utvändiga tätningsytor, vilken inloppspassage (12) är anordnad att friläggas vid utstyrning av ventilsliden (2) och därvid bringas i förbindelse med den av riktningsventilens (1) servisportar (19) i vilken motorns lasttryck råder.

3. Anordning enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a d a v att riktningsventilen uppvisar två styrflödeskretsar anslutna till var och en av riktningsventilens (1) aktiveringsorgan (3, 4) för âstadkommande av alternativa motstyrningskrafter i riktningsventilens (1) båda utstyrningsriktningar. m..

4. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e't e c k n a d 87709-870512 9 458 704 a v att sagda ventiïorgan innefattar en kopierventiï (71-81) viiken uppvisar en första yta (85) för tryckbeiastning i en riktning och en andra yta (86) för tryckbeiastning i motsatt riktning, samt en första kanai (76, 77) för förbindeise av sagda första yta (85) med riktningsventiïens (1) trycksatta servisport (19) och en andra kanaï (79, 80) för förbindeise av sagda andra yta (86) med riktningsventiiens (1) tryckmediuminioppsport (21), varvid sagda andra yta (86) via sagda styrfiödeskrets även kommunicerar med sagda icke aktiverade aktiveringsorgan (3), och ett av motorns ïasttryck beroende styrfiöde âstadkommes från sagda tryckmediuminioppsport (21) tiii sagda icke aktiverade aktiveringsorgan (3).

5. Anordning eniigt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda kopierventil (71-81) innefattar en koaxieii borrning (72) i riktningsventiïens (1) sïid (70) samt ett ventiïeiement (71) axieiit förskjutbart i sagda borrning (72), sagda första kanaï och sagda andra kanai innefattar var och en en radieii öppning (76, 79) i riktningsventiiens siid (2) me11an dennas utsida och sagda borrning (72), ett periferieiit spår (74, 75) på sagda ventiieiement (71) samt en L-formig kanaï (76/77, 79/80) i sagda ventiieiement (71) förbindande sagda periferieiia spår med en av ventiieïementets (71) tryckbeïastningsytor (85, 86).

6. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att sagda ventiiorgan utgörs av en pilotstyrd hjäipventii (31) vars aktiveringsorgan är paraiieïikoppïade med riktningsventiiens (1) aktiveringsorgan (3, 4) och viiken är anordnad att vid ' aktivering av riktingsventiiens (1) ena aktiveringsorgan öppna en förbindeise me11an riktningsventiiens (1) trycksatta servisport och riktningsventi1ens (1) icke aktiverade aktiveringsorgan. 87709-870512