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O+P Fluidtechnik 3/2018

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STEUERUNGEN UND

STEUERUNGEN UND REGELUNGEN 02 Übersicht über Brückenhalbglieder [5] Allgemeines Schema einer Widerstandsschaltung x, x, F V, Q, p 2 aktive Drosseln Brückenhalbglieder 1 aktive Drossel A B D 2 passive Drosseln y R p 0 p 0 p 0 R A C V C E p 0 y S y S y S y S y S y S y S p T p 0 p 0 p 0 y R ... hydr., mech. Rückführgrößen y S ... äußere Steuersignale R E ... Eingangswiderstand R A ... Ausgangswiderstand Öffnend Schließend 03 a) Grundaufbau eines Systems mit getrennten Steuerkanten mit Einzelwiderstandsdarstellung, b) System variante mit zusammengefassten Teilwiderständen C VA1 R A1 R A2 C VE1 C VE2 C VA2 y S /y R R E1 R E2 FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG a) b) p T p 0 p T p T p 0 p T A A A y S /y A R p T p 0 p T p T p 0 p T 42 O+P Fluidtechnik 3/2018

Ohne Kurzschlusspfad Mit Kurzschlusspfad STEUERUNGEN UND REGELUNGEN 04 Betriebsmodi für Systeme mit getrennten Steuerkanten Individ. Zu- /Ablaufsteuerung Betriebsmodus Ausgehend von der Systematik nach Backé ergeben sich alle denkbaren Steuerungssysteme als Kombination von je zwei Halbbrücken (A-E), siehe Bild 02. Von besonderer Bedeutung, sowohl für stationäre als auch mobile Primärsteuerungen, ist die Vierkantensteuerung als Kombination der beiden Halbbrücken A+A. Bei dieser Steuerung werden je zwei aktive Drosseln pro Verdrängerraum gegensinnig betätigt. Dadurch ist die Basissteuerung für reversierbare Antriebe beschrieben. Für Widerstandsschaltungen können allgemein sechs Merkmale identifiziert werden: 1. Jeder gesteuerte Verdrängerraum hat einen Eingangswiderstand, der ihn mit einem hohen Druckniveau verbindet, und einen Ausgangswiderstand, der ihn mit einem niedrigen Druckniveau verbindet. 2. Jeder der Ein- und Ausgangswiderstände kann sich aus einer Parallel- oder Serienschaltung zweier oder mehrerer Widerstände zusammensetzen. 3. Widerstände können durch Steuersignale y S oder Rückführgrößen y R beeinflusst werden. 4. Widerstände können stetig angesteuert oder unstetig geschaltet werden. 5./6. Reversierbare Verdrängerantriebe erfordern zwei Verdrängerräume, die entgegengesetzte Kräfte oder Momente erzeugen. (Ohne Reversierbarkeit ist nur ein Verdrängerraum notwendig). Niederdruckregeneration Hochdruckregeneration p 0 p T p T p 0 p T p 0 p 0 p T p T p T p 0 I ... Individuell S ... Steuerung Z ... Zulauf A ... Ablauf ND ... Niederdruck HD ... Hochdruck R ... Regeneration Eingriff ist man in der Lage, die Dynamik, Stabilität und Steuerbarkeit von ungünstigen Bewegungskonfigurationen, wie sie etwa beim Absenken langer Ausleger entstehen, zu verbessern [9]. Die zusätzliche Steuergröße lässt sich bspw. zur Erhöhung der Systemdämpfung nutzen, da die Zylinderkammerdrücke individuell regelbar sind [10]. Gleichzeitig ermöglicht die dezentrale Anordnung der Ventile eine Reduzierung der Leitungslänge zwischen Pumpe und Verbraucher, was den ungünstigen Einfluss hydraulischer Verzögerungsglieder mindert und die erreichbare Streckendynamik erhöht [11, 12]. Der Übergang von spezialisierten Wegeventilen zu standardisierten Einzelwiderständen durch Verwendung der 2-Wege-Einbauventiltechnik eröffnet vielseitige Potenziale im Bereich der Flexibilität sowohl auf Komponenten- als auch auf Systemebene. Insofern es die Anwendung erfordert, können sitzdichte Einzelventile mit proportionaler Charakteristik eingesetzt werden, welche neben der Volumenstromsteuerung zusätzliche Funktionen wie Lasthalten übernehmen können. Ein gezielter Einsatz und die Kombination von Ventilen im Pilotkreis vorgesteuerter Einbauventile ermöglichen die Integration weiterer Zusatzfunktionen, wie u. a. Druckbegrenzung, Stromregelung oder auch Kombinationen davon. Weitere Funktionsintegrationsaspekte ergeben sich durch die Möglichkeit die Ventile am Wirkort (direkt am Zylinder) anzuordnen und Senkbremsfunktionen oder Rohrbruchsicherungen zu implementieren. Dies vereinfacht die Leitungsführung und reduziert den notwendigen Verrohrungs- / Verschlauchungsaufwand [5, 13]. Ein anderer Aspekt der Funktionsintegration bzw. Funktionsverlagerung ist weniger struktureller als steuerungstechnischer Natur. Die konsequente Nutzung elektrohydraulischer Komponenten und der damit verbundenen Steuerungen verschieben zusehends Funktionalitäten aus der Hardware in die Software. Auch hier entwickelt sich der Trend hin zu verteilten Ventil- und Achscontrollern mit dezentraler Intelligenz und definierten Schnittstellen für den Anwender [14]. Ausreichend leistungsfähige Komponenten und Sensoren vorausgesetzt, reduziert diese technische Maßnahme zusätzlich die Komplexität der Ventil- und Systemarchitekturen bei gleichzeitig gesteigerter Flexibilität. Die standardisiert gestaltbaren Einzelventile werden in der Software parametriert und angepasst, wodurch sich die Vielfalt an Ventilen und Konstruktionsvarianten drastisch reduzieren lässt [15]. 3. EINZELWIDERSTANDSBESCHREIBUNG O+P Fluidtechnik 3/2018 43