Ein regenerativer Hydraulikkreis leitet das Öl, das bei der Ausfahrbewegung aus der Kolbenstangenseite eines Einstangenzylinders austritt, zurück zur Kopfseite. Dadurch lässt sich bei gegebenem Pumpendurchfluss ein schnellerer Annäherungshub erzielen. Durch dieselbe Verbindung verändern sich die wirksamen Druckflächen, sodass die verfügbare Ausfahrkraft bei gleichem Druck geringer ist als in einem herkömmlichen Ausfahrkreislauf. Dadurch eignet sich die Regeneration für bestimmte Fahrphasen mit geringer Last, muss jedoch auf das Lastprofil abgestimmt werden.
Was ändert sich im Strömungsweg?
Bei einer normalen Ausdehnung strömt das Pumpenmedium in die Kappenseite ein, während das Öl auf der Stangenseite in den Tank zurückfließt. Bei der Regeneration wird ein Teil des Abflusses auf der Stangenseite dem Pumpenzufluss zugeführt, um das größere Volumen auf der Kappenseite aufzufüllen. Die Pumpe fördert lediglich die Differenz zwischen diesen Kammerdurchflüssen. Für den idealisierten Fall, in dem beide Kammern den gleichen Druck aufweisen, entspricht die Netto-Ausfahrkraft dem Druck multipliziert mit der Querschnittsfläche der Stange und nicht mit der gesamten Durchflussquerschnittsfläche. Die tatsächliche Kraft wird zudem durch Druckverluste und Reibung beeinflusst.
Schnellanflug von Arbeitsschub trennen
Eine Presse oder eine Handhabungsmaschine benötigt möglicherweise beim Anfahren nur geringe Kraft, beim Kontakt mit einer Last jedoch deutlich mehr. Ein kontrollierter Wechsel vom regenerativen zum konventionellen Ausfahrbetrieb kann beide Phasen unterstützen. Bosch Rexroth dokumentiert Ventilmodule, die bei steigendem Kraftbedarf zwischen diesen Betriebsarten umschalten. Der Übergangspunkt, die Nennwerte der Ventildrücke und die daraus resultierende Bewegung sollten im realen Kreislauf überprüft werden.
Entwurfsprüfungen vor der Festlegung der Regeneration
- Berechnen Sie die erforderliche Kraft über den gesamten Hub, einschließlich Beschleunigung und Reibung.
- Überprüfen Sie die Zylinderbohrung und die Pleuelbereiche sowie den Pumpendurchfluss und die prognostizierte Ausfahrgeschwindigkeit in jedem Betriebsmodus.
- Dimensionieren Sie Leitungen und Ventile für den tatsächlichen kombinierten Durchfluss auf der Kappen-Seite, der den Pumpendurchfluss übersteigen kann.
- Überprüfen Sie die Dämpfung, die Bremskraft und die Stoßbelastung beim Wechseln der Betriebsmodi.
- Lastenhaltung und Fehlerverhalten definieren; die Energierückgewinnung ist kein Ersatz für ein Sicherheitsventil.
Parker beschreibt umschaltbare Hydraulikventiloptionen für die Regeneration bei hohen Geschwindigkeiten und den Standardbetrieb mit hoher Kraft. Der geeignete Kreis hängt von der Zylindergeometrie, den Druckgrenzen und der Maschinenauslastung ab. Unser Leitfaden zu Durchfluss und Fläche gibt das Verhältnis der Grundgeschwindigkeit an, während die Leitfaden zur Portgrößenbestimmung behandelt die zusätzliche Überprüfung des Strömungswegs.
Quellenangaben: Übersicht über regenerative und Hybridventile von Parker; Technischer Hinweis zum regenerativen Ventil von Bosch Rexroth. Titelbild: Original-Schematische Darstellung.