Über die dynamische Stabilität hydraulischer Steuerungen unter Berücksichtigung der Strömungskräfte

Für die Steuerung des Durchflußstromes und die Änderung der Durchfluß richtung gibt es in der Ölhydraulik zwei Möglichkeiten. Man kann einerseits Pumpen benutzen, deren Fördermenge und -richtung veränderlich sind. Hierbei muß das Verdrängvolumen der Pumpe verändert werden, wozu relativ große Kräfte über längere Wege erforderlich sind. Die entsprechenden Steuerzeiten sind daher groß. Eine andere Steuerungsmöglichkeit stellt das Steuerventil dar, bei dem die Dosierung des durch eine Pumpe mit konstanter Fördermenge gelieferten Durchflußstromes durch Drosselung geschieht. Diese Steuerung ist zwar stark verlustbehaftet, hat jedoch das günstigste Zeitverhalten aller bisher bekannten Steuerungen gleicher Leistung [1]. Von dieser Steuerungsart wird daher überall dort Gebrauch gemacht, wo es auf kurze Steuerzeiten ankommt. Wird eine solche hydraulische Steuerung (Abb. 1) über eine äußere Rückführung zu einem Kreis geschlossen, so kann dieses System wie jeder Regelkreis instabil I I I I I I I ...J L -.J Abb.l Hydraulische Steuerung mit verschiedenen inneren Rückführungen werden, wenn die entsprechenden Stabilitätskriterien nicht erfüllt sind. Die Fragen der Instabilität solcher Kreise sind häufig behandelt worden [1]. Besonders häufig tritt dieses Problem bei hydraulischen Folgeregelungen von Nachformsystemen an Werkzeugmaschinen auf, da zur Erreichung der geforderten Genauigkeiten hohe Systemkonstanten notwendig sind [1], [2]. Es kommt aber oft vor, daß der offene hydraulische Kreis instabil ist.

Klappentext

Für die Steuerung des Durchflußstromes und die Änderung der Durchfluß­ richtung gibt es in der Ölhydraulik zwei Möglichkeiten. Man kann einerseits Pumpen benutzen, deren Fördermenge und -richtung veränderlich sind. Hierbei muß das Verdrängvolumen der Pumpe verändert werden, wozu relativ große Kräfte über längere Wege erforderlich sind. Die entsprechenden Steuerzeiten sind daher groß. Eine andere Steuerungsmöglichkeit stellt das Steuerventil dar, bei dem die Dosierung des durch eine Pumpe mit konstanter Fördermenge gelieferten Durchflußstromes durch Drosselung geschieht. Diese Steuerung ist zwar stark verlustbehaftet, hat jedoch das günstigste Zeitverhalten aller bisher bekannten Steuerungen gleicher Leistung [1]. Von dieser Steuerungsart wird daher überall dort Gebrauch gemacht, wo es auf kurze Steuerzeiten ankommt. Wird eine solche hydraulische Steuerung (Abb. 1) über eine äußere Rückführung zu einem Kreis geschlossen, so kann dieses System wie jeder Regelkreis instabil I I I I I I I ...J L -.J Abb.l Hydraulische Steuerung mit verschiedenen inneren Rückführungen werden, wenn die entsprechenden Stabilitätskriterien nicht erfüllt sind. Die Fragen der Instabilität solcher Kreise sind häufig behandelt worden [1]. Besonders häufig tritt dieses Problem bei hydraulischen Folgeregelungen von Nachformsystemen an Werkzeugmaschinen auf, da zur Erreichung der geforderten Genauigkeiten hohe Systemkonstanten notwendig sind [1], [2]. Es kommt aber oft vor, daß der offene hydraulische Kreis instabil ist.

Inhalt

1. Grundlagen.- 2. Strömungserscheinungen an Steuerkanten.- 3. Messung der Reaktionskräfte an Steuerelementen.- 4. Wirkung der stationären Reaktionskräfte bei dynamischen Verhältnissen.- 5. Behandlung des Problems auf dem Analogrechner.- 6. Stabilisierungsmaßnahmen.- 7. Schlußbetrachtung.