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Hydraulischer Antrieb für mit etwa gleichbleibender Leistung und mit
wechselndem Drehmoment zu betreibende Arbeitsmaschinen, z. B. Ziehbänke Die Erfindung
betrifft einen hydraulischen Antrieb für mit etwa gleichbleibender Leistung und
mit wechselndem Drehmoment zu betreibende Arbeitsmaschinen, z. B. Ziehbänke, die
zwei von einer Pumpe parallel gespeiste und die Arbeitsmaschine in Parallelschaltung
antreibende Ölmotoren, vorzugsweise gleicher Dimensionierung, aufweisen, wobei die
Antriebsleistung bei Anwachsen des Drehmoments in zunehmendem Maße von beiden Motoren
gemeinsam und mit Abnahme des Drehmoments, d. h. mit weiterer Zunahme der Drehzahl,
in zunehmendem Maße von einem einzigen der beiden Motoren aufgebracht wird.
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Bei jenem im Zusammenhang mit einem mit gleichbleibender Leistung
arbeitenden Haspel bekanntgewordenen hydraulischen Antrieb ist der Motor I fest
mit der Haspelwelle verbunden, während der Motor 1I durch eine Überholkupplung an
die Haspelwelle angeschlossen ist und in seiner Zuleitung ein Federventil aufweist,
das den Druckmittelzulauf zum Motor II bei kleinem Druck, d. h. bei großer Drehzahl
und kleinem Drehmoment des Motors I, im wesentlichen absperrt. Mit zunehmendem Wickeldurchmesser
bzw. Drehmoment des Motors I steigt der Druck in der Leitung an und öffnet das Ventil
in zunehmendem Maße, so daß der Motor II mehr und mehr in den Arbeitsvorgang eingeschaltet
wird. Bei der teilweisen Lastübernahme durch den Motor II ergibt sich erfahrungsgemäß
eine Diskontinu:ität im Drehmomentverlauf. Außerdem ist die Regelbreite des bekannten
Antriebs begrenzt.
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Nach der Erfindung soll dieser Mangel beseitigt und ein Antrieb, insbesondere
für Ziehbänke, mit gleichfalls konstanter Leistung, jedoch mit einem breiten Regelbereich
von etwa 1 :4 geschaffen werden. Zu diesem Zweck wird bei dem bei Ziehbänken häufig
verwendeten hydraulischen Antrieb mit stufenlos regelbarer Pumpe und zwei durch
Veränderung des Schluckvermögens regelbaren sowie über ein Zahnradgetriebe symmetrisch
an der Antriebswelle der Arbeitsmaschine angreifenden Ölmotoren zwecks Abnahme des
Drehmoments zuerst das Schluckvermögen des einen Motors und dann erst das des anderen
Motors bis zum Kleinstwert veränderlich gestaltet. Auch ist zwecks Zunahme des Drehmoments
die umgekehrte Arbeitsweise möglich.
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Zum Verständnis der Erfindung diene folgendes: Jener bekannte Ziehbankantrieb,
den die Erfindung verbessern will, hat zur Erzielung eines großen Regelbereiches
bei konstanter Leistung zwei Teilregelbereiche. Diese sind: a) Der erste Regelbereich
ist gekennzeichnet durch ein großes Hubvolumen der Pumpe und den bei diesem Hubvolumen
gerade noch erreichbaren, relativ niedrigen Öldruck. Die Regelung bzw. Drehzahlveränderung
wird herbeigeführt durch Verändern des motorischen Hubvolumens (sekundärseitige
Regelung).
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b) Der zweite Regelbereich ist gekennzeichnet durch Einstellung auf
maximales Hubvolumen beim Ölmotor, das dem größten Drehmoment bei kleinster Drehzahl
entspricht. Geregelt wird das Hubvolumen der Pumpe nach der Formel L = Q -
p. Die Pumpe arbeitet also bei kleinster Fördermenge mit größtem Druck und bei größter
Fördermenge mit kleinstem Druck. Der zweite Regelbereich ist nach unten zu nur durch
die Festigkeit von Pumpe und Motor begrenzt, d. h. durch den höchsten zulässigen
Öldruck (primärseitige Regelung).
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Bei jenem bekannten hydraulischen Ziehbankantrieb mit zwei parallel
geschalteten Motoren wurde bisher im ersten Regelbereich bei beiden Motoren gleichzeitig
das Schluckvermögen verstellt.
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Durch die Erfindung wird der erste Regelbereich auf dem Wege der Unterteilung
des motorischen Verstellvorganges vergrößert.
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Infolge ihrer geometrischen Eigenart besitzen nämlich stufenlos regelbare
Ölmotoren hinsichtlich der Verminderung ihres Hubvolumens eine untere Grenze, d.
h. die Exzentrizität bei Radialkolbentrieben bzw. der Schwenkwinkel bei Axialkolbentrieben
kann nur bis auf eine gewisse Größe verkleinert werden. Unterhalb dieses Wertes
tritt eine Selbstsperrung des Motors dadurch ein, daß die aus den treibenden Kräften
herrührenden Reibungskräfte größer werden als die tangentialen Komponenten, d. h.
größer als die Drehkräfte.
Schon vor Erreichen der Selbstsperrung,
also noch innerhalb des Gebietes zur Drehbewegung ausreichender Tangentialkräfte,
macht sich der Einfluß der hemmenden Reibungskräfte störend bemerkbar, so daß der
Wirkungsgrad stufenlos regelbarer Kolbenmotoren unterhalb eines gewissen Schluckvermögens
fühlbar abnimmt.
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Bei Axialkolbenmotoren beträgt die motorische Regelbreite bei sehr
günstigen Verhältnissen höchstens 1:2,5, bei Radialkolbenmotoren jedoch nur 1 :1,5
bis 1 :1,8.
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Im allgemeinen kann man die motorische Regelbreite mit 1 :1,5 bis
1 :1,8 ansetzen. Der aus dem der Pumpe und des Motors bestehende Gesamtregelbereich
stufenlos regelbarer Kolbengetriebe liegt daher bei Radialkolbengetrieben zwischen
1:2,25 und 1 :3,25, bei Axialkolbengetrieben zwischen 1 :3,75 und 1 :5,4.
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Unterteilt man nach der Lehre der Erfindung den Verstellvorgang bei
den beiden Ölmotoren, von denen jeder ungefähr das halbe Hubvolumen hat, so kann
man den ersten, d. h. den sekundärseitigenRegelbereich wesentlich vergrößern:. Es
wird dabei von der Beobachtung ausgegangen, daß bei einem Ölmotor Selbstsperrung
nur dann eintritt, wenn der Motor durch ein von außen wirkendes Drehmoment nicht
in Drehung gehalten wird. Wird die Drehbewegung bei einem Motor mit unterhalb der
kritischen Grenze angelangter Exzentrizität durch andere Einflüsse aufrechterhalten,
so beteiligt sich dieser Ölmotor weiterhin am Antrieb. Man kann sich das dadurch
erklären, daß die Ölfilmbildung durch die aufgezwungene Bewegung an den kritischen
und für die Selbstsperrung in Frage kommenden Berührungspunkten der gleitenden Teile
des Systems nicht unterbrochen wird. Dadurch kann der Übergang von der flüssigen
zur halbflüssigen Reibung bzw. der Übergang von der halbflüssigen zur trockenen
Reibung nicht stattfinden. Bei der überraschend eintretenden Selbstsperrung verändert
sich nämlich der Reibungszustand an den kritischen Stellen plötzlich, da der Schmierfilm
plötzlich abreißt und eine sprunghafte Erhöhung der Reibung eintritt.
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Der erste Regelvorgang wird daher erfindungsgemäß in zwei Stufen vorgenommen,
nämlich erstens Verminderung des Hubvolumens des einen Ölmotors vom Maximalwert
auf Null, hierdurch Halbierung des gesamten sekundärseitigen Hubvolumens, Halbierung
des Drehmomentes und Verdoppelung der Drehzahl; zweitens Verminderung des Hubvolumens
des anderen Ölmotors vom Maximalwert bis in die Nähe des kritischen Punktes. Hierdurch
weitere Steigerung der Drehzahl.
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Durch die Lehre der Erfindung kann man bei Radialkolbenmotoren eine
Regelbreite im ersten Regelbereich von (1 .2).(1 :1,4) = 1 :2,8 erreichen. Bei Axialkolbenmotoren
liegen die Verhältnisse noch günstiger. Man erreicht hier (1 :2) - (1 :2,5) = 1
: 5.
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Aus dem Vorstehenden folgt, daß sich der Gesamtregelbereich der hier
in Rede stehenden stufenlos regelbaren Flüssigkeitsgetriebe der Kolbenzellenbauart
durch Anwendung der erfindungsgemäßen Unterteilung des Verstellvorganges bei der
Veränderung des motorischen Hubvolumens erweitern läßt. Bei Radialkolbengetrieben
erreicht man mit dieser Methode 1 :4,2 bis 1 :5, bei Axialkolbengetrieben 1 :5,6
bis 1 :9.
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Erfindungsgemäß können mit einer Ziehbank an deren Leistungsgrenze
viele und unterschiedliche Rohrtypen verarbeitet werden, z. B.
| 15 t Ziehkraft mit 60 m/Min. Ziehgeschwindigkeit |
| 30 t " 30 in/Min. " |
| 45 t " 20 m/Min. " |
| 60 t " 15 m/Min. " |
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in zwei schematischen Ausführungsbeispielen
dargestellt; es zeigt Abb. 1 die Anordnung von zwei vom Primärteil getrennten Sekundärteilen
des Flüssigkeitsgetriebes und Abb. 2 die Anordnung eines mit dem Primärteil in einem
Gehäuse vereinigten Sekundärteiles und eines weiteren getrennten Sekundärteiles.
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Der Antrieb des Primärteiles a des Flüssigkeitsgetriebes erfolgt über
die Antriebsmaschine b und ein geeignetes Getriebe c. Der Primärteil a beaufschlagt
zwei Sekundärteile d, e zu jeder Seite des Untersetzungsgetriebes f.
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In der Abb. 2 ist der Ölmotor h als vollständiges Flüssigkeitsgetriebe
ausgebildet und enthält gleichzeitig einen der beiden Ölmotoren für den Antrieb
der einen Seite des Untersetzungsgetriebes f, während ein weiterer als Sekundärteil
i arbeitender Ölmotor die andere Seite des Untersetzungsgetriebes antreibt.