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Laststeife servohydraulische Antriebe

Kontext

Die Kompressibilität des Öls in den Kammern und Leitungen servohydraulischer Zylinderantriebe verursacht eine Nachgiebigkeit unter Lastsprüngen, die auch als Laststeifigkeit bezeichnet wird. Zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit hydraulischer Antriebe gegenüber elektrischen Antrieben soll ihre Laststeifigkeit erhöht werden.

Ziele

Ziel der Forschungsarbeit ist eine Erhöhung der Laststeifigkeit servohydraulischer Zylinderantriebe unabhängig von Belastungsbereich und Antriebsabmessungen zu schaffen. Hierzu wird ein hochdynamisches Ventil entwickelt, das in der Lage ist, einen kurzfristig benötigten Kompressionsvolumenstrom zu erzeugen. Das Ventil muss sich insbesondere durch eine hohe Dynamik im Kleinhubbereich auszeichnen. Hierdurch wird es möglich, wesentlich schneller Kompressionsvorgänge hydraulischer Achsen, hervorgerufen durch Lastsprünge, zu kompensieren und dadurch das Störgrößenverhalten zu verbessern.

Vorgehensweise

Vorgehensweise
Bild 1: Vorgehensweise

Die zentrale Komponente der Entwicklung ist das Steuerventil der Achse. Um die hohe Dynamik zu erreichen, wird neben der Betätigung des Ventilschiebers, auch die Ventilhülse angetrieben. Durch die gleichzeitige gegensinnige Verstellung der beiden Bauteile werden die Strömungsquerschnitte des Ventils schneller geändert. Hierdurch kann der benötigte Kompressionsvolumenstrom im Fall eines Lastsprungs dem Antrieb schneller zur Verfügung gestellt werden. Während der Steuerschieber durch einen konventionellen Ventilaktor angesteuert wird, wird die Ventilhülse durch einen hochdynamischen Piezoaktor betätigt. Das folgende Bild stellt das patentierte Konzept des Hybridventils dar.

Hybridventilkonzept
Bild 2: Hybridventilkonzept

Nach der Fertigung des Ventilprototyps wird der gesamte servohydraulische Antrieb bezüglich des Folge- und Störgrößenverhaltens untersucht.

Das Projekt wird aus Mitteln der DFG finanziert.

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