O+P Fluidtechnik 7-8/2017

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STEUERUNGEN UND REGELUNGEN ELEKTROMECHANISCHE VENTILANTRIEBE ERGÄNZEN DIE HYDRAULIK Hydraulische Antriebstechnik ist eine Schlüsseltechnologie in mobilen Maschinen. Sie bietet eine hohe Leistungsdichte und ist benutzerfreundlich. Primäres Entwicklungsziel von Herstellern ist die Produktivitätssteigerung und die Betriebskostensenkung ohne Einbußen bei der Zuverlässigkeit. Aktueller Entwicklungstrend ist daher die Elektrifizierung von Steuerund Regelelementen mobilhydraulischer Antriebssysteme. Dies ermöglicht eine flexiblere und einfachere Systemgestaltung des Hydraulikkreislaufs. PRODUKTE UND ANWENDUNGEN POINTIERT VENTILREGELUNG IN DER MOBILHYDRAULIK MEIST PER HYDRAULISCHER VORSTEUERUNG DRUCKSCHWANKUNGEN HABEN NEGATIVE AUSWIRKUNG AUF VORSTEUERUNG LÖSUNG: ARBEITSHYDRAULIK MIT VENTILEN OHNE VORSTEUERSTUFE SMARTE ELEKTROMECHANISCHE AKTUATOREN ERGÄNZEN HYDRAULIKSYSTEME OPTIMAL 26 O+P Fluidtechnik 7-8/2017
STEUERUNGEN UND REGELUNGEN In der Mobilhydraulik kommen häufig Ventile mit Durchflussmengen größer 50 l/min zum Einsatz. Diese lassen sich nicht mehr mit Hubmagneten direkt ansteuern, sondern benötigen eine Kraftverstärkung. Häufig erfolgt diese über eine hydraulische Vorsteuerung. Elektrohydraulische Aktuatoren (EHA) sind mit Solenoiden angesteuerte Ventile, die den Steuerdruck am Ventilschieber und somit die Ventilbewegung regeln. Die Öldruckversorgung kann intern aus dem Hauptkreis oder über einen externen Steuerkreis erfolgen. Druckschwankungen im System, Verunreinigungen im Fluid und dessen schlechtere Fließfähigkeit bei niedrigen Temperaturen haben daher negative Auswirkungen auf die Vorsteuerstufe und damit auf die Regelungsfähigkeit und -güte des Ventils. Es muss S42 immer ein Pilot-Druck anliegen, damit die Funktionsfähigkeit garantiert ist, auch wenn die Arbeitshydraulik nicht im Einsatz ist. Dies verursacht Energieverluste im passiven Betrieb. In der Mobilhydraulik, z. B. in Traktoren, kommen häufig Ventilblöcke mit unterschiedlich angesteuerten Ventilsektionen zum Einsatz. Die Steuerölversorgung ist daher sehr spezifisch ausgelegt und verhindert, dass Ventile verschiedener Baureihen miteinander kompatibel sind. Dies verursacht Mehrkosten für Hersteller und Anwender. VENTILREGELUNG OHNE VORSTEUERSTUFE Sonceboz, Spezialist für mechatronische Antriebssysteme aus der Schweiz, hat sich diesen Problemen gestellt. Ziel war es, eine Arbeitshydraulik mit Ventilen ohne Vorsteuerstufe zu realisieren. Das Ergebnis: Ventile mit bis zu 120 l/min Durchfluss bei 250 bar, schnell und präzise regelbar und das komplett unabhängig vom Fluid-Kreislauf. Das mechatronische System basiert dabei auf einem bürstenlosen elektrischen Motor (BLDC) mit integrierter Elektronik und wird über den CAN-Bus angesteuert. Der intelligente Stellantrieb bringt genug Kraft auf, um den Hauptschieber des Hydraulikventils direkt zu betätigen. Durch die elektrische Regelung sind Zuverlässigkeit und Präzision komplett abgekoppelt vom Öl-Kreislauf erreichbar. Es muss kein hydraulischer Druck anliegen, wenn die Arbeitshydraulik nicht läuft. Das erhöht den Wirkungsgrad des Systems. Zudem sind durch das elektrisch an 01 BLDC-Motor und Elektronik des Aktuators S42 sind in ein Aluminiumgehäuse mit Schutzgrad IP6K9K eingebaut. Zudem benötigt der S42 den gleichen Bauraum wie elektrohydraulische Aktuatoren Tabelle Die Vorteile des elektromechanischen Aktuators S42 in der Übersicht EHA Kategorie Bauraum Regelbarkeit Wirtschaftlichkeit gesteuerte Ventil mit Smart-Aktuator keine Durchgangsbohrungen für die Steuerdruck-Leitungen erforderlich. Sonceboz verwendet hier einen robusten elektrischen Motor, der gegenüber starken Vibrationen resistent ist. Sein 2-stufiges Getriebe setzt die Drehbewegung des Motors in eine lineare Bewegung des Ventilschiebers um. Motor und integrierte Elektronik sind in ein stabiles und dichtes Druckgussgehäuse aus Aluminium mit Schutzgrad IP6K9K eingebettet und widerstehen so den härtesten Umgebungsbedingungen. Der Aktuator ist sehr kompakt und hat Vorteile S42 n Keine zusätzlichen Bohrungen am Ventilblock n Druckquelle für Vorsteuerkreis fällt weg n Modulare Bauweise unabhängig vom Ventilblock n Kompaktheit (Äußere Abmessungen S42 ≈ EHA System) n Kein Einfluss von Öl-Eigenschaften n Flexible Ventilcharakteristik n Tot-Band Kompensation n Hysterese Ausgleich n Stall Detection n Einfache Safety Implementierung n Effizienter Betrieb (Power on Demand) n Gleiche Systemkosten gegenüber EHA's 01 O+P Fluidtechnik 7-8/2017 27
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