DE3441185A1 - Drive system - Google Patents
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Abstract
Description
Beschreibunq:Description:
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen.The invention relates to a drive system with the in the preamble of Claim 1 features listed.
Es ist hierbei von einem bekannten Antriebs system ausgegangen (DE-OS 33 02 546), bei dem die Primäreinheit von einer Brennkraftmaschine angetrieben wird und die Sdkundåreinheit ein Fahrzeug antreibt. Es ist eine Druckregelung in dem die Pumpe mit der hydrostatischen Maschine verb in denden Leitungsstrang vorgesehen, um bei erhöhten Leistungsbedarf des Fahrzeugantriebes den Druck im Leitungsstrang aufrechtzuerhalten. Ferner ist für die Sekundäreiheit eine Drehzahlregelung vorgesehen, mit der die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden kann. Bei dem bekannten Antriebssystem werden die Steuerströme zur Betätigung der Stellglieder für die Primär- und Sekundäreinheit von mit der Primäreinheit bzw. der Sekundäreinheit gekuppelten Pumpen als Signalgeber in Verbindung mit Drösselstellen als Dosiereinrichtungen erzeugt.It is based on a known drive system (DE-OS 33 02 546), in which the primary unit is driven by an internal combustion engine and the south unit drives a vehicle. There is a pressure regulation in that the pump with the hydrostatic machine is provided in the wiring harness, to reduce the pressure in the wiring harness in the event of increased power requirements of the vehicle drive maintain. Furthermore, a speed control is provided for the secondary unit, with which the desired vehicle speed can be set. In which known drive system, the control currents for actuating the actuators for the primary and secondary unit from with the primary unit and the secondary unit, respectively coupled pumps as signal transmitters in connection with dodging points as metering devices generated.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, für ein Antriebs system, das aus einem hydrostatischen Getriebe besteht, eine Regelung vorzusehen, die eine rein elektrische Signalverarbeitung aufweist.In contrast, the invention is based on the object for a drive system consisting of a hydrostatic transmission to provide a regulation, which has a purely electrical signal processing.
Die Aufgabe ist mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The task is with the characterizing part of the claim 1 listed features solved. Advantageous further developments of the invention result from the subclaims.
Die Ansteuerung der Verstellzylinder zur Einstellung der Schwenkwinkel von Ptimär- und Sekundäreinheit und damit an esteuertes Ventil, ihres Hubvolumens erfolgt durch je ein e ekt risch/ das von einem elektrischen Signal beaufschlagt wird. Das Servovon Druckmittel zu dem einen Arbeitsraum des Verstellzylinders und den Abfluß von Druck- mittel aus dem anderen Arbeitswraum zu einem Tank. Erfindungsgemäß entfallen somit die mit den Einheiten gekuppelten Pumpen als Signalgeber sowie die Dosiereinrichtungen zur Erzeugung der Steuerströme für die Verstellzylinder.The control of the adjusting cylinder for setting the swivel angle of the primary and secondary unit and thus of the controlled valve, its stroke volume is carried out by an e ect ric / which is acted upon by an electrical signal will. The servo from pressure medium to the one working space of the adjusting cylinder and the discharge of pressure funds from the other work space to one Tank. According to the invention, the pumps coupled to the units are thus omitted Signal generator and the metering devices for generating the control currents for the Adjusting cylinder.
Die Regelung erfolgt auf rein elektrischem Wege, wobei lediglich der Druck in dem die Pumpe mit der hydrostatischen Maschine verbindenden Leitungsstrang und die Drehzahl der Sekundäreinheit gemessen werden. Dem Druckregelkreis zur Aufrechterhaltung des Druckes im Leitungsstrang und dem Drehzahlregelkreis zur Einstellung einer bestimmten Geschwindigkeit sind mehrere Korrektur-Regelkreise überlagert, die dafür sorgen, daß auch bei erhöhtem Leistungsbedarf der Sekundäreinheit und/oder bei Uberlastung des Antriebsmotors der Primäreinheit der im Leitungsstrang erforderliche Druck aufrechterhalten wird, indem die Drehzahl der Sekundäreinheit in entsprechendem Maße abgesenkt wird. Ferner ist ein Regelkreis vorgesehen, der den Druck langsam im eitungsstrang absenkt, wenn die Sekundäreinheit gering belastet ist, wobei aber der Druck sofort erhöht wird, wenn die Belastung steigt.The regulation takes place in a purely electrical way, whereby only the Pressure in the conduit connecting the pump to the hydrostatic machine and the speed of the secondary unit can be measured. The pressure control loop to maintain the pressure in the wiring harness and the speed control loop for setting a specific Speed, several correction control loops are superimposed, which ensure that even with increased power requirements of the secondary unit and / or overload of the primary unit drive motor maintain the pressure required in the wiring harness by reducing the speed of the secondary unit accordingly. Furthermore, a control circuit is provided that slowly lowers the pressure in the duct, when the secondary unit is lightly loaded, but the pressure increases immediately becomes when the load increases.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläuter, in der ein Signalflußplan der Regelung des hydrostatischen Getriebes dargestellt ist.An embodiment of the invention is shown below with reference to the only one Figure of the drawing explain in more detail, in which a signal flow diagram of the control of the hydrostatic Transmission is shown.
Ein Elektromotor 10 treibt eine hydrostatische Pumpe 11, z.An electric motor 10 drives a hydrostatic pump 11, e.g.
B. eine Axialkolbenpumpe an, deren Fördervolumen vom Stellglied 12 eines Verstellzylinders 13 veränderbar ist. Die Pumpe 11 fördert Druckmittel in einen Leitungsstrang 14.B. an axial piston pump, the delivery volume of the actuator 12 an adjusting cylinder 13 is variable. The pump 11 conveys pressure medium in a wiring harness 14.
Die Pumpe 11 stellt die Primäreinheit dar.The pump 11 is the primary unit.
An den Leitungsstrang 14 ist eine hydrostatische Maschine 15 als Sekundäreinheit angeschlossen, deren Ausgangswelle mit einer Winde 16 gekuppelt ist. Die Maschine 15 kann sowohl als Pumpe wie auch als Motor arbeiten. Zum Verändern des Schluck- bzw. Verdrängungsvolumens der Maschine 15 ist ebenfalls ein Verstellzylinder 17 mit einem Stellglied 18 vorgesehen.A hydrostatic machine 15 is attached to the wiring harness 14 as a secondary unit connected, the output shaft of which is coupled to a winch 16. The machine 15 can work both as a pump and as a motor. To change the swallowing or displacement volume of the machine 15 is also an adjusting cylinder 17 with an actuator 18 is provided.
Arbeitet die Maschine 15 als Motor, um mit der Winde eine Last zu heben, so wird aus dem Leitungsstrang 14 Drucksittel entnommen. Wird beim Fieren einer Last die Maschine 15 angetrieben und arbeitet als Pumpe, so drückt sie Druckmittel in einen an den Leitungsstrang 14 angeschlossen Speicher 20.The machine 15 works as a motor to a load with the winch lift, pressure medium is removed from the wiring harness 14. Used when partying the machine 15 is driven by a load and works as a pump, so it presses pressure medium into a memory 20 connected to the wiring harness 14.
In der Darstellung arbeitet das hydrostatische Getriebe im geschlossenen Kreislauf. Ein die Pumpe. 11 und die Maschine 15 verbindender Leitungsstrang 21 ist mit einem Speicher 22 zur Pufferung von Druckmittel versehen. Der Speicher 22 wird geladen, wenn die Maschine 15 als Motor lauf t und wird entladen, wenn die Maschine 15 als Pumpe angetrieben wird. Anstelle des geschlossenen Kreislaufes kann auch ein offener Kreislauf vorgesehen sein. Dabei ist der Leitungstrang 21 an einen Tank angeschlossen und entfällt der Speicher 22.In the illustration, the hydrostatic transmission works in closed mode Cycle. On the pump. 11 and the wiring harness 21 connecting the machine 15 is provided with a memory 22 for buffering pressure medium. The memory 22 is charged when the machine 15 is running as an engine and is discharged when the Machine 15 is driven as a pump. Instead of the closed circuit, you can an open circuit can also be provided. The wiring harness 21 is connected to one Tank connected and the memory 22 is omitted.
Die Ansteuerung der Verstellzylinder 13 bzw. 17 erfolgt durch je ein elektrisches Servoventil 24 und 25, das als Wegeventil ausgeführt ist und jeweils einen der Zylinderräume mit einer Druckmittelquelle und den anderen Zylinderraum mit Tank verbindet, so daß das Stellglied 12 bzw, 18 entsprechend verschiebbar und damit das Fördervolumen der Pumpe 11 bzw. das Schluck- oder Fördervolumen der Maschine 15 einstellbar ist. Zwischen dem Stellglied 12 und dem Servoventil 24 ist eine Rückführung 26 und zwischen dem Stellglied 18 und dem Servoventil 25 eine Rückführung 27 vorgesehen. Hieraus ist ersichtlich, daß im stationären Zustand der Regelung die Verstellung des Stellgliedes 12 bzw. 18 und damit der das Volumen bestimmende Schwenkwinkel der Pumpe 11 bzw. der Maschine 15 dem die Wicklung des Servoventils 24 bzw. 25 durchfließenden Stroms entspricht. D£e Rückführungen 26,27 können wie dargestellt in Form einer mechanischen Kraftrückführung oder als elektri sche Stellwegrückführung vorgesehen sein.The actuation of the adjusting cylinder 13 and 17 is carried out by one each electrical servo valve 24 and 25, which is designed as a directional control valve and each one of the cylinder spaces with a pressure medium source and the other cylinder space connects to the tank, so that the actuator 12 or 18 can be displaced accordingly and thus the delivery volume of the pump 11 or the intake or delivery volume of the machine 15 is adjustable. There is a feedback between the actuator 12 and the servo valve 24 26 and a return 27 is provided between the actuator 18 and the servo valve 25. From this it can be seen that the adjustment is in the steady state of the control of the actuator 12 or 18 and thus the pivot angle which determines the volume of the pump 11 or the machine 15 which flows through the winding of the servo valve 24 or 25 Current corresponds to. The returns 26, 27 can be as shown in Form of a mechanical force feedback or as an electrical position feedback be provided.
Die Betriebsweise der Winde ist folgende: Wird nach Aufbringen einer Last das Hubvolumen der Sekundäreinheit 15 mittels des Verstellzylinders 17 und des Servoventils 25 verstellt, so bewegt sich die Last mehr oder weniger schnell nach oben oder unten. Dabei läßt sich durch entsprechende Einstellung des Hubvolumens leicht ein Gleichgewichtszustand herstellen, bei dem das an der Sekundäreinheit anstehende, aus dem Druck des Druckmittels im Leitungsstrang 14 und dem Hubvolumen gebildete Drehmoment dem äußeren Lastmoment die Waage hält. Dabei wird die Drehzahl der Sekundäreinheit zu Null und die Last kann in diesem Betriebszustand beliebig lange in ihrer Position gehalten werden, ohne daß eine mechanische Bremse vorhanden sein muß.The mode of operation of the winch is as follows: After applying a Load the stroke volume of the secondary unit 15 by means of the adjusting cylinder 17 and of the servo valve 25 is adjusted, the load moves more or less quickly up or down. This can be done by setting the stroke volume accordingly easily establish a state of equilibrium with the secondary unit pending, from the pressure of the pressure medium in the conduit 14 and the stroke volume generated torque balances the external load torque. The speed is the secondary unit to zero and the load can be arbitrary in this operating state be held in place for a long time without a mechanical brake have to be.
Wird nun ausgehend von dieser Ruhelage der Schwenkwinkel der Maschine 15 und damit deren Hubvolumen vergrößert, so bewegt sich die Last nach oben. Eine Vergrößerung des Schwenkwinkels hat eine Anderung der Hievgeschwindigkeit (Beschleunigung) und einen höheren Förderstrombedarf bei gleichem Lastmoment zur Folge.The swivel angle of the machine is now based on this rest position 15 and thus their stroke volume increased, the load moves upwards. One Increasing the swivel angle results in a change in the hoisting speed (acceleration) and result in a higher flow rate with the same load torque.
Wird ausgehend von der Ruhelage dagegen der Schwenkwinkel verringert, bleibt die Druckrichtung erhalten und die Last fiert ab. Dabei arbeitet die Maschine 15 als Pumpe, wobei hydraulische Energie in den Speicher 20 zurückgespeist wird.If, on the other hand, the pivoting angle is reduced starting from the rest position, the direction of pressure is retained and the load is reduced. This is where the machine works 15 as a pump, hydraulic energy being fed back into the memory 20.
Demzufolge ist für das hydrostatische Getriebe eine Druckregelung erforderlich, von der der Schwenkwinkel der pumpe 11 so eingestellt wird, daß ein bestimmter Druck im Leitungsstrang 14 aufrechterhalten wird, sowie eine Drehzahlregelung der Sekundäreinheit, mit der die Geschwindigkeit beim Hieven und Fieren einer Last einstellbar ist. Diesen beiden Hauptregelkreisen sind meilrere Korrekturregelkreise überlagert, nämlich ein Uberlastschutz für den Elektromotor 10, ein Schutz gegen zu hohen sekundärseitigen Leistungsbedarf, eine Druckabsenkung bei geringem sekundärseitigem Leistungsbedarf und eine Druckerhohufig bei erhöhtem sekundärseitigem Leistungsbedarf.Accordingly, a pressure control is required for the hydrostatic transmission required, of which the pivot angle of the pump 11 is set so that a certain pressure is maintained in the wiring harness 14, as well as a speed control the secondary unit with which the speed when lifting and Lowering a load is adjustable. These two main control loops are multiple Correction control loops superimposed, namely an overload protection for the electric motor 10, a protection against excessive power demand on the secondary side, a pressure drop with a low secondary-side power requirement and a pressure frequently with increased secondary power requirement.
In allen Regelkreisen ist eine elektronische SighalverL arbeitung vorgesehen, die im folgenden naHer erläutert wird.Electronic signal processing is used in all control loops provided, which is explained in more detail below.
Der Regelkreis für die Druckregelung im Leitungsstrang 14 besteht aus einer Vergleichsstufe 30, an deren Eingängen der Sollwert des Druckes PHDsoll und der Istwert anliegen, der in dem an den Leitungsstrang 14 angeschlossenen elektrischen Druckaufnehmer 31 gemessen wird, einem an den Ausgang der Vergleichsstufe 30 angeschlossenen Druckregler 32 mit P-Verhalten, und einem Regelver stärker 33 besteht, dessen Ausgang an die Magnetwicktunt des Servoventils 24 angeschlossen ist. Uber den Regelkreis wird der Schwenkwinkel und damit das Hubvolumen der Pumpe 11 vergrößert, wenn infolge des Förderstrombedarfs der Sekundäreinheit 15 der Istwert des Druckes im Leitungsstrang 14 absinkt. Je größer die Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert des Druckes im Leitungsstrang 14 ist, desto stärker wird die Pumpe 11 ausgeschwenkt, um das Fördervolumen zu erhöhen. Die Druckregelung hat am schnellsten aller Regelkreise zu arbeiten und weist daher eine möglichst kleine Zeitkonstante T1 auf.The control circuit for regulating the pressure in the wiring harness 14 exists from a comparison stage 30, at whose inputs the setpoint of the pressure PHDsoll and the actual value are present in the electrical connected to the wiring harness 14 Pressure sensor 31 is measured, one connected to the output of the comparison stage 30 Pressure regulator 32 with P-behavior, and a Regelver 33 is stronger, the output of which is connected to the Magnetwicktunt of the servo valve 24. About the control loop the pivot angle and thus the stroke volume of the pump 11 is increased if as a result of the delivery flow requirement of the secondary unit 15, the actual value of the pressure in the line branch 14 drops. The greater the difference between the actual value and the setpoint of the pressure is in the wiring harness 14, the more the pump 11 is swiveled out to the Increase funding volume. The pressure control has the fastest of all control loops to work and therefore has the smallest possible time constant T1.
Der Regelkreis für die Drehzahlregelung der Maschine 15 besteht aus einer Vergleichsstufe 40, ah deren Eingängen ein korrigierter Sollwert n' 2soll' wie nachstehend er- lautert wird, und der von einem elektrischen Tachogenerator 41 gemessene Istwert für die Drehzahl n2ist an liegen, einem an die Vergleichsstufe 40 angeschlossenen Drehzahlregler 42 mit P-Verhalten sowie einem elektrischen Regelverstärker 43, der mit der Magnetwicklung des Servoventils 25 verbunden ist, einer Korrekturstufe 44 zum Erzeugen des korrigierten Sollwerts n 2soll und einer Verzögerungsstufe 45 für die Eingabe des Drehzahlsollwerts n2Soll.The control loop for regulating the speed of the machine 15 consists of a comparison stage 40, whose inputs a corrected setpoint n '2soll' as below and that of an electric one Tachogenerator 41 measured actual value for the speed n2 is on, one to the Comparison stage 40 connected speed controller 42 with P behavior and a electrical control amplifier 43, which is connected to the magnet winding of the servo valve 25 is connected, a correction stage 44 for generating the corrected setpoint n 2set and a delay stage 45 for entering the speed setpoint n2set.
Die Regelverstärker 32 und 43 können auch ein PI oder PID Ubertragungsverhalten aufweisen.The control amplifiers 32 and 43 can also have a PI or PID transmission behavior exhibit.
Auch die Drehzahlregelung der Maschine- 15 arbeitet in der Weise, daß das Stellglied der Maschine 15 um so stärker in die eine oder andere Richtung ausgehend von dem durch die Last und Reibung sowie dem Druck im Leitungsstrang 14 vorgegebenen stationären Schwenkwinkel ausgeschwenkt wird, je größer die Differenz zwischen dem Istwert der Drehzahl und dem korrigierten Sollwert der Drehzahl ist.The speed control of the machine works in the same way, that the actuator of the machine 15 all the more strongly in one direction or the other based on that caused by the load and friction as well as the pressure in the wiring harness 14 predetermined stationary swivel angle is swiveled out, the greater the difference between the actual value of the speed and the corrected setpoint of the speed.
Dabei wird in der Korrekturstufe 44 der von Hand mittels Potentiometer vorgegebene Sollwert der Windendrehzahl korrigiert, wenn die Maschine 15 infolge einer großen Last einen zu hohen Leistungsbedarf hat oder eine Uberlastung des Antriebsmotors 10 der Pumpe 11 droht. Diese dem Drehzahlregelkreis überlagerten Korrekturregelkreise sind nachstehend beschrieben.In the correction stage 44, the is set manually by means of a potentiometer corrected predetermined setpoint of the winch speed when the machine 15 as a result a high load has too high a power requirement or an overload of the drive motor 10 of the pump 11 threatens. These correction control loops superimposed on the speed control loop are described below.
Die Drehzahlregelung ist ungefähr dreimal langsamer auszulegen als die Druckregelung, wobei die Zeitkonstante T2 der Drehzahlregelung entsprechend der schnellstmöglichen Drehzahländerung festgelegt ist, die von der angekuppelten Trägheitsmasse und dem Lastmoment der Winde abhängig ist.The speed control is to be designed about three times slower than the pressure control, with the time constant T2 corresponding to the speed control the fastest possible speed change is determined by the coupled Inertia mass and the load moment of the winch is dependent.
Bei größeren Zeitkonstanten T2 würde die Gefahr von mehr oder minder heftigen Drehzahlschwingungsvorgängen bestehen. Die Zeitkonstante T2 des Drehzahlregelkreises wird dabei als einzige aller Zeitkonstanten von den äußeren Verhältnissen (Last, Trägheitsmasse, Reibung) und auch von den inneren Verhältnissen (Druck, Verdrängungsvolumender Maschine 15) entscheidend bestimmt.With larger time constants T2, the risk of more or less violent speed oscillation processes exist. The time constant T2 of the speed control loop is the only one of all time constants that depends on the external conditions (load, Inertia mass, friction) and also on the internal conditions (pressure, displacement volume Machine 15) decisively determined.
Beim Windenbetrieb muß zumindest für die beiden Quadranten, in denen von der Maschine 15 zum Hieven einer Last ein vorwärtsgerichtetes Drehmoment und zum Fiereh einer Last ein rückwärtsgerichtetes Drehmoment abgegeben werden muß, wobei im ersten Fall Leistung abgegeben und im zweiten Fall Leistung aufgenommen wird, sichergeFtellt weiden, daß bei maximaler Last, wenn also die Maschine 15 völl ausgeschwenkt ist und ihr größtmögliches Schuckvolumen erreicht, d.h. nicht weiter ausgeschwenkt werden kann, der Druck im Leitungsstrang 14 in jedem Fall auf rechterhalten wird. Dies wird durch einen dem Drehzahlregelkreis überlagerten druckabhängigen Regelkreis erzielt, durch den die Drehzahl der Maschine 15 und damit deren Druckmittelbedarf verringert wird, wenn dieser nicht allein von der Pumpe 11 gedeckt werden kann.When using the winch, at least for the two quadrants in which from the machine 15 for lifting a load, a forward torque and a backwards-directed torque has to be delivered in order to lift a load, where in the first case power is delivered and in the second case power is received is ensured that at maximum load, i.e. when the machine 15 is completely is swiveled out and has reached its greatest possible displacement, i.e. no further can be swiveled out, the pressure in the wiring harness 14 is maintained on the right in any case will. This is due to a pressure-dependent superimposed on the speed control loop Achieved control loop through which the speed of the machine 15 and thus its pressure medium requirement is reduced if this cannot be covered by the pump 11 alone.
Der der Drehzahlregelung überlagerte druckabhängige Regelkreis besteht aus einer Vergleichsstufe 50) deren ingängen wiederum der Istwert und Sollwert des Druckes irti Leitungsstrang 14 zugeführt wird, einem Positiv-Wert-Unterdrücker 51, einem Verstärker 52 und einer Erkennungsschaltung 53 für die Drehrichtung der Maschine 15, wobei die Schaltung 53 mit dem Tachogenerator 41 verbunden ist.The pressure-dependent control circuit superimposed on the speed control exists from a comparison stage 50) whose inputs in turn are the actual value and setpoint of the Pressure irti line harness 14 is fed to a positive value suppressor 51, an amplifier 52 and a detection circuit 53 for the direction of rotation of the machine 15, the circuit 53 being connected to the tachometer generator 41.
Wenn der Hochdruck-Istwert kleiner ist als der Hochdruck-Sollwert soll eine Drehzahlabsenkung erfolgen Dabei ist die Druckdifferenz aus Sol- und Istwert kleiner Null Also muß der Unterdrücker 51 die positiven Werte der Differenz zu null setzen Die Erkennungsschaltung 53 ist notwendig, einerseits für die Erkennung des Zustands Motorbetrieb der Maschine 15 in Verbindung mit dem Vordes Schwenkwinkels zeichen/a2 (für die Druckabsenkung) und andererseits für die Drehzahlabsenkungt bei n2 großer Null muß die Korrektur kleiner Null sein; bei n2 kleiner Null muß die Korrektur größer Null sein. In dem Verstärker 52 wird somit die Drehrichtung der Maschine 15 berücksichtigt, da der überlagerte Regelkreis nur dann arbeiten soll, wenn eine schwere Last gehievt wird und dabei die Drehzahl entsprechend herabgesetzt werden muß. Fällt dabei der Istwert des Druckes im Leitungsstrang 14 unter den eingestellten Sollwert, so wird durch den überlagerten Regelkreis der Sollwert der Sekundärdrehzahl in der Korrekturstufe 44 abgesenkt, damit durch den sinkenden Volumenstrombedarf des Motors 15 der Druck im Leitungsstrang 14 schnell ansteigen kann. Der überlagerte Regelkreis hat eine Zeitkonstante T3, die gleich der Zeitkonstante T2 der Drehzahlregelung der Maschine 15 sein kann.When the high pressure actual value is less than the high pressure setpoint If the speed is to be reduced, this is the pressure difference between the target and actual value less than zero So the suppressor 51 must take the positive values of the difference to zero The detection circuit 53 is necessary, on the one hand, for the detection of the State of engine operation of the machine 15 in connection with the front of the swing angle character / a2 (for the pressure reduction) and on the other hand for the speed reduction if n2 is greater than zero, the correction must be less than zero; if n2 must be less than zero the correction must be greater than zero. In the amplifier 52 will thus the direction of rotation of the machine 15 is taken into account, since the superimposed control loop only should work when a heavy load is being lifted and the speed accordingly must be reduced. If the actual value of the pressure in the wiring harness 14 falls below the set target value, the superimposed control loop will generate the Setpoint of the secondary speed in the correction stage 44 lowered so that by the decreasing volume flow requirements of the motor 15, the pressure in the wiring harness 14 quickly can increase. The superimposed control loop has a time constant T3, which is the same the time constant T2 of the speed control of the machine 15 can be.
Ein weiterer der Drehzahlregelung überlagerter Regelkreis zum Absenken der Drehzahl der Maschine 15 bei Oberlastung des Antriebsmotors 10 für die Primäreinheit 11 besteht aus einer Vergleichsstufe 60, deren Eingängen der in einem Stromwandler 61 gemessene Motorstrom und ein Grenzwert i zugeführt werden, einem an den Ausgang der Vergleichsstufe 60 angeschlossenen Positiv-Wert-Unterdrücker 62 und einem Verzögerungsglied 63, dessen Ausgang mit der Korrekturstufe 44 für die Drehzahl verbunden ist. Nur wenn die Stromaufnahme Iist des Motors 10 größer als die maximal zulässige ist, also die Differenz aus Maximalwert und Istwert kleiner als Null ist, dann soll die Drehzahl n2 korrigiert werden. Also muß der Unterdrücker 62 die positiven Werte der Differenz zu Null setzen. Oberschreitet der Motorstrom die Maximalstromaufnahme imax) so wird der Volumenstrombedarf der Sekundäreinheit 15 vermindert, indem der Sollwert der vorgegebenen Drehzahl entsprechend vermindert wird. Auf diese Weise kann der Druck im Leitungsstrang 14 unter allen Umständen, also auch bei Uberlastung des Antriebsmotors 10 aufrechterhalten werden, indem die Sekundärdrehzahl abgesenkt wird, um die Gefahr eines Durchgehens der belasteten Winde zu vermeiden. Aufgrund der verhältnismäßig großen Oberlastbarkeit elektti scher Maschinen kann die Zeitkonstante dieses überlagerten Regelkreises wesentlich größer als die ZeitkonStante T1 der Druckregelung sein. Beispielsweise kann die Zeitkonstante T4 dieser Uberlastschutzregelung um den Faktor dreißig größer als T1 gewählt werden.Another control loop superimposed on the speed control for lowering the speed of the machine 15 when the drive motor 10 for the primary unit is overloaded 11 consists of a comparison stage 60, the inputs of which are those in a current transformer 61 measured motor current and a limit value i are fed to one at the output the comparison stage 60 connected positive value suppressor 62 and a delay element 63, the output of which is connected to the correction stage 44 for the speed. Just if the current consumption Iact of the motor 10 is greater than the maximum permissible, So the difference between the maximum value and the actual value is less than zero, then the Speed n2 can be corrected. So the oppressor 62 must have the positive values set the difference to zero. If the motor current exceeds the maximum current consumption imax) the volume flow requirement of the secondary unit 15 is reduced by the Setpoint of the specified speed is reduced accordingly. In this way the pressure in the line harness 14 can under all circumstances, including overload of the drive motor 10 can be maintained by reducing the secondary speed is going to the danger to avoid a runaway of the loaded winch. Due to the relatively high overload capacity of electrical machines can the time constant of this superimposed control loop is significantly greater than the time constant T1 of the pressure control. For example, the time constant T4 of this overload protection control greater than T1 by a factor of thirty.
Andererseits kann bei geringem Volumenstrombdarf, wenn also der Schwenkwinkel der Maschine j5 verhältnismäßig gering ist, der Druck im Leitungsstrang 14 abgesenkt werden, um den Wirkungsgrad des Getriebes zu verbessern.On the other hand, if the volume flow requirement is low, i.e. if the swivel angle of the machine j5 is relatively low, the pressure in the conduit 14 is reduced to improve the efficiency of the transmission.
Hierzu wird ein zulässiger Grenzschwenkwinkel a2grenz festgelegt. Der Winkel a2grenz kann als Funktion des Drucks pHD, des Verdrängungsvolumens der Maschine 15 und als Funktion des Wirkungsgrads etahm = t(pHD,a2,n2,d1-temperatur) vorgegeben werden. Bei mehreren Maschinen 15 wird immer der jeweils größte Schwenkwinkel a2 hier berücksichtigt. Liegt der tatsä&chliche Schwenkwinkel a2 der Maschine 15 unter dem Grnzshwenkwinkel, so wird der Druck HD abgesenkt, indem der Sollwert für den Druck im Leitungsstrang erniedrigt wird.For this purpose, a permissible limit swivel angle a2limit is specified. The angle a2limit can be used as a function of the pressure pHD, the displacement volume of the Machine 15 and as a function of efficiency etahm = t (pHD, a2, n2, d1-temperature) can be specified. In the case of several machines 15, the respective largest pivot angle is always used a2 taken into account here. Is the actual swivel angle a2 of the machine 15 below the limit swivel angle, the pressure HD is lowered by the setpoint value for the pressure in the wiring harness is decreased.
Der Regelkreis zur Druckabsenkung besteht aus einem Verstärker 70, dessen Eingang das der Lage des Stellgliedes 18 proportionale Stromsignal unter multiplikativer Berücksichtigung der Drehrichtung von der Schaltung 53 zur Erkennung der Drehrichtung zugeführt wird, einem mit dem Ausgang des Verstärkers 70 verbundenen Negativ-Wert-Lnterdrücker 71, einer Vergleichsstufe 72, die als invertierender Summierer ausgebildet ist und der der tatsächliche Schwenkwinkel sowie der Grenzwinkel zugeführt werden; einem Verstärker 73, einer Druckbereichsbegrenzung 74, einem Verzögerungsglied 75 und einem Komparator 76.The control circuit for reducing the pressure consists of an amplifier 70, whose input the current signal proportional to the position of the actuator 18 below multiplicative consideration of the direction of rotation by the circuit 53 for detection the direction of rotation is fed to a connected to the output of the amplifier 70 Negative value suppressor 71, a comparison stage 72, which acts as an inverting adder is formed and supplied to the actual pivot angle and the critical angle will; an amplifier 73, a pressure range limiter 74, a delay element 75 and a comparator 76.
Die Betriebszustände - Motorbetrieb vorwärts d.h. Schwenkwinkel a2 größer Null und Drehzahl n2 größer Null und die Bedingung a2grenz größer (a2 mal vorzeichen n2) - Motorbetrieb rückwärts (Lastmasse der Winde kompensiert die Reibung im Antrieb nicht, z.B. im Leerhakenbetrieb, und daher muß beim Absenken angetrieben werden) d.h. a2 kleiner Null und n2 kleiner Null und die Bedingung a2grenz größer (a2 mal vorzeichen n2) - Pumpenbetrieb vorwärts und rückwärts d.h. (a2 mal vorzeichen n2) kleiner Null führen zur Absenkung des Hochdrucks.The operating states - forward motor operation i.e. swivel angle a2 greater than zero and speed n2 greater than zero and the condition a2limit greater (a2 times sign n2) - reverse motor operation (load mass of the winch compensates for the friction not in the drive, e.g. in empty hook operation, and must therefore be driven when lowering become) i.e. a2 less than zero and n2 less than zero and the condition a2limit greater (a2 times the sign n2) - pump operation forwards and backwards i.e. (a2 times the sign n2) less than zero lead to a lowering of the high pressure.
Die Betriebszustände - Motorbetrieb vorwärts d.h. a2 größer Null und n2 größer Null und die Bedingung a2grenz kleiner (a2 mal vorzeichen n2) - Motorbetrieb rückwärts (Lastmasse einer Winde kompensiert die Reibung in Antrieb nicht, z.B. im Leerhakenbetrieb, und daher muß beim Absenken angetrieben werden) d.h. a2 kleiner Null und n2 kleiner Null und die Bedingung a2grenz kleiner (a2 mal vorzeichen n2) führen zur Anhebung des Hochdrucks.The operating states - motor operation forwards i.e. a2 greater than zero and n2 greater than zero and the condition a2limit less than (a2 times the sign n2) - motor operation backwards (the load mass of a winch does not compensate for the friction in the drive, e.g. in empty hook operation, and therefore must be driven when lowering) i.e. a2 smaller Zero and n2 less than zero and the condition a2limit less than (a2 times the sign n2) lead to an increase in high pressure.
Also muß der Unterdrücker 71 die negativen Werte von (a2 mal Vorzeichen n2) zu Null setzen.So the suppressor 71 must take the negative values of (a2 times the sign n2) to zero.
Mit dem Druckbereichsbegrenzer 74 kann der zu fahrende Druckbereich in den Grenzen pHDmin und pHDmax in Abhängigkeit des Signals S vom Verstärker 73 eingestellt werden, wobei der Vorzeichenwechsel durch die Vergleichsstufe 72 berücksichtigt (V=-1 !) werden muß. Es sind die folgenden vier Fälle zu unterscheiden: Der Komparator 76 ist ein Bauteil, das jeweils den größeren der beiden anliegenden Spannungswerte für den Drucksoll wert durchläßt. Im vorliegenden Fall wird der Sollwert für den Druck PHDsoll erniedrigt, wenn der Leistungsbedarf der Maschine 15 entsprechend gering ist. Dieser Regelkreis hat ein verzögertes Zeitverhalten mit einer Zeitkonstante T5, die um den Faktor Einhundert gegenüber der Zeitkonstante T1 der Druckregelung größer Sein kann, da dieser Regelkreis nur zum Verbessern des WiSkungsgrades erforderlich ist Schließlich ist noch ein Regelkreis zur Druckerhöhung im Leitungsstrang 14 vorgesehen, der aus einem Betragsbildner 80, einer Vergleichsstufe 81, einem Positiv-Wert-Unterdrücker 82, einem Verstärker 83 und dem Komparator 76 besteht. Dabei ist der Betragsbildner 80 an den Ausgang der Vergleichs stufe 40 angeschlossen und liefert ein Signal entsprechend der Differenz des Drehzahl-Sollwerts n 2soll und des Drehzahl-hstwerts n2ist. Solange diese Differenz dn oberhalb einet zulässigen Differenz n ngrenz liegt, wenn also der Istwert der Drehzahl dem korrigierten Sollwert der Drehzahl nicht sulu.ell genug folgt, wird am Ausgang der Vergleichsstufe 81 und damit des Verstärkers 83 ein Signal PHDSO112 erzeugt, das dem zweiten Eingang des Komparators 76 zugeführt wird und den Sollwert PHDsolll für den Druck im Leitungsstrang 14 erhöht. Nur wenn der Drehzahl-Istwert dem Drehzahl-Sollwert nicht folgt, also wenn die Differenz aus Grenzdifferenz und dem Betrag der Differenz aus Soll- und Istwert kleiner als Null ist, soll der Druck erhöht werden. Werte größer Null werden deshalb im Unterdrücker 82 unterdrückt. Die Druckerhöhung im Leitungsstrang 14 dient auch zur Sicherheit gegen Uberlastung der Winde. Der Komparator 76 ist so geschaltet, daß der größere Sollwert stets die Priorität erhält, so daß die Druckerhöhung im Leitungsstrang 14 gewährleistet ist.With the pressure range limiter 74, the pressure range to be driven within the limits pHDmin and pHDmax as a function of the signal S from the amplifier 73 can be set, the change in sign by the comparison stage 72 being taken into account (V = -1!) Must be. There are four different cases: Of the Comparator 76 is a component which in each case has the larger of the two applied voltage values for the pressure setpoint. In the present case, the setpoint for the Pressure PHDsoll decreased when the power requirement of the machine 15 is accordingly is low. This control loop has a delayed time behavior with a time constant T5, which is a factor of one hundred compared to the time constant T1 of the pressure control Can be larger, as this control loop is only required to improve the degree of knowledge Finally, a control loop is provided to increase the pressure in the wiring harness 14, that of an absolute value generator 80, a comparison stage 81, a positive value suppressor 82, an amplifier 83 and the comparator 76. Here is the amount creator 80 connected to the output of the comparison stage 40 and provides a signal accordingly the difference between the speed setpoint n 2soll and the speed hstwerts n2ist. So long this difference dn is above a permissible difference n nlimit, so if the actual value of the speed is not sufficiently close to the corrected setpoint of the speed follows, at the output of the comparison stage 81 and thus of the amplifier 83, a signal PHDSO112 generated, which is fed to the second input of the comparator 76 and the setpoint PHDsolll for the pressure in the wiring harness 14 is increased. Only if the actual speed value does not follow the speed setpoint, i.e. if the difference between the limit difference and the amount of the difference between the setpoint and actual value is less than zero, the pressure should be increase. Values greater than zero are therefore suppressed in suppressor 82. The pressure increase in the wiring harness 14 also serves to protect against overload the winch. The comparator 76 is connected so that the larger setpoint always the Priority is given, so that the pressure increase in the wiring harness 14 is guaranteed.
Die Zeitkonstante T6 des Regelkreises für die Druckerhöhung ist etwa gleich der Zeitkonstante T1 für die Druckregelung.The time constant T6 of the control loop for the pressure increase is approximately equal to the time constant T1 for pressure control.
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