01 Vereinfachte
01 Vereinfachte Traktorschaltung unter Verwendung einer LS-Pumpe mit entsprechendem „Power Beyond“-Anschluss für das Arbeitsgerät 02 Beispiel für ein Anbaugerät mit vier Funktionen, das mit einem LS-Boostventil (LSB) ausgestattet ist; das Minimum-ΔP, das am Eingang benötigt wird, entspricht der stärksten Druckwaagenfeder (110 psi/7,6 bar) plus Filterdruckverluste 01 02 Wenn der erforderliche Durchfluss an einem Arbeitsgerät beträchtlich ist (im Allgemeinen über 100 l/min), z. B. an einer Ballenpresse-Wickler-Kombination, einem Pumptankwagen, einer Einzelkornsähmaschine oder einem angehängten Mähdrescher, kann der Druckabfall entlang der P-Leitung zwischen Pumpe und Arbeitsgerät die Pumpe überfordern. Sobald das ΔP am Geräteeinlass unter den Mindestwert fällt, für den der Hydraulikkreislauf ausgelegt wurde, können einige Funktionen nicht mehr mit der Nenndrehzahl betrieben werden. Selbst wenn die Pumpe am Traktor in der Lage ist, mehr Durchfluss zu liefern, kann sie diesen nicht an das Anbaugerät abgeben. Um dieses Problem zu lösen, wird in traditionellen Systemen eine konstante LS-Verstärkung eingebracht. Die Gleichung sähe dann folgendermaßen aus: DAS KLEINE 1X1 DES LOAD-SENSINGS Heutzutage verfügen moderne gezogene Arbeitsmaschinen über einen eigenen unabhängigen hydraulischen Steuerkreis, der über den “Power Beyond”-Anschluss des Traktors angeschlossen und versorgt wird. Dieser Kreislauf umfasst normalerweise Ein-/Aus- oder Proportionalventile, Durchflusssteuerung oder Drucksteuerung, je nachdem, welche Art von Zylindern (Linearaktuatoren) oder Motoren (Drehaktuatoren) am Arbeitsgerät verwendet werden und ob diese eine Steuerung von Geschwindigkeit, Kraft oder beidem benötigen. Das Anbaugerät verfügt außerdem über ein eigenes internes Load-Sense-Netzwerk, um den für jede seiner Funktionen erforderlichen Druck zu erfassen und dem Traktor mitzuteilen, wie viel Durchfluss erforderlich ist. Um den effizienten Betrieb der einzelnen Hydraulikfunktionen des Anbaugeräts zu gewährleisten, ist es wichtig, die Ventile richtig zu dimensionieren. Jedes Ventil, das zur Bereiterstellung von Hydrauliköl an eine Funktion eingesetzt ist, wird auf der Grundlage der Durchflussmenge dimensioniert, die für den Antrieb bei einem angemessenen Druckabfall benötigt wird. Bei mehreren gleichzeitig zu bewegenden Funktionen kann der Kreislauf mit einzelnen Druckwaagen ausgestattet werden, um sicherzustellen, dass diese unabhängig voneinander nutzbar sind. Natürlich können die Ventile den gewünschten Durchfluss und die Bewegungen nur dann die gewünschte Geschwindigkeit erreichen, wenn der ΔP-Wert (P-LS) am Eingang des Gerätekreislaufs über einem Mindestwert liegt. Dieser Mindestwert wird durch die höchste Druckwaagenfeder des Kreislaufs plus eventuell den Druckabfall über einen Filter oder andere vorgeschaltete Ventile vorgegeben. DIE DRÜCKE IM GLEICHGEWICHT HALTEN Prioritätsventile, Schnellkupplungen oder lange hydraulische Leitungen erzeugen einen Druckabfall entlang der Druckleitung im Traktor, wodurch ein geringeres ΔP am Eingang des Arbeitsgerätes verfügbar ist. Dies kann deutlich geringer sein als das am Ausgang der Pumpe verfügbare und durch die Pumpeneinstellung definierte ΔP-Level. LSpump = LS-Anbaugerät + BoostWert Die Kehrseite der traditionellen Lösung ist, dass das LS-Signal permanent verstärkt wird. Dies verbraucht zusätzlichen Kraftstoff und erzeugt Wärme und muss jedes Mal, wenn ein anderer Traktor angeschlossen wird, angepasst werden. Das Hydra- Force Load Sense Boost-Ventil LSB08-30 kann dieses Problem lösen, indem es diese Druckverluste dynamisch ausgleicht. IMPLEMENTIERUNG DES BOOST-VENTILS Das Ventil LSB08-30 wird am Eingang des Anbaugerätes in der LS-Leitung, welche über den LS-Koppler mit dem Traktor verbunden wird, mit einem parallel geschalteten Rückschlagventil installiert. Das LSB wird auf das gewünschte Mindestniveau ΔP eingestellt, das im Geräteunterkreis benötigt wird, um sicherzustellen, dass alle Ventile den gewünschten Durchfluss liefern und die Bewegungen ihre maximale Geschwindigkeit erreichen. Die Einstellung ist nicht mit den Druckabfällen des Traktors, sondern nur mit der Hydraulikauslegung des Anbaugerätes verbunden. Wenn der Durchflussbedarf gering ist, liegt das ΔP am Anbaugerät über der LSB- Einstellung, und es erfolgt keine Verstär- 8 Mobile Maschinen 2020/02 www.mobile-maschinen.info
03 03a Typische Druckkurve, gemessen an Traktor und Anbaugerät, ohne LS-Boostventil; wenn das ΔP am Anbaugerät unter den Mindestwert (hier 10 bar) sinkt, kann kein zusätzlicher Volumentstrom zum Anbaugerät zur Verfügung gestellt werden 03b Typische Druckkurve, gemessen am Traktor und am Anbaugerät mit einem traditionellen LS-Boostventil; bei einem konstanten LS-Drucksignal (schwarz) wird der Druck am Pumpenausgang (rot) durch den an der Pumpe eingestellten ΔP ausgeglichen, während der Eingangsdruck am Gerät (gelb) aufgrund von Druckverlusten in den Leitungen und Kupplungen sinkt; wenn das ΔP am Arbeitsgerät unter den für das Gerät erforderlichen Mindestwert fällt, kann kein höherer Durchfluss mehr zum Anbaugerät zur Verfügung gestellt werden 03c Typische Druckkurve, gemessen an Traktor und Anbaugerät, das mit einem dynamischen LSB-VS-Durchflussbedarf ausgestattet ist; bei niedrigem und mittlerem Durchflussbedarf gibt es keinen Boost: Das LS-Drucksignal (schwarz) vom Anbaugerät und das LS-Signal (blau) zur Pumpe sind identisch; sobald das ΔP am Anbaugerät die LSB-Einstellung erreicht, beginnt das Ventil mit der Bereitstellung eines Boost; die Einstellung der Verstärkung steigt mit dem Durchflussbedarf, um das ΔP konstant auf dem gewünschten Niveau zu halten a b c kung. Das vom Anbaugerät kommende LS- Signal passiert das Rückschlagventil ohne jegliche Verstärkung. Das System funktioniert als wäre kein Boostventil installiert. Wenn der Durchflussbedarf ansteigt, nimmt das ΔP am Geräteeingang aufgrund des Druckabfalls in der Leitung und der Druckverluste im Traktor ab. Wenn das ΔP auf den eingestellten Schwellenwert abfällt, beginnt das LSB08-30 mit der dynamischen Verstärkung des LS-Drucks. Wenn mehr Durchfluss erforderlich ist, erhöht sich der Boost-Wert um den gleichen Wert, um den Anstieg der Druckverluste in der Leitung zwischen Pumpe und Gerät auszugleichen. Der Boost-Wert ist nicht konstant, sondern wird vom Ventil dynamisch und automatisch angepasst, um den verfügbaren ΔP über dem am Ventil eingestellten Wert zu halten. Das Hydraforce LSB-Ventil wird auf der Grundlage des Bedarfs des Anbaugeräts ΔP angepasst. Wenn das Anbaugerät an einen anderen Traktor angeschlossen wird, bleibt die Einstellung gleich, das LSB-Ventil passt die Boost-Stärke je nach Traktorleistung an. Bei den meisten Arbeitsgeräten wird das LSB-Ventil unter dem ΔP der Pumpe eingestellt. Es ist auch möglich, das LSB-Ventil höher als diesen Wert einzustellen. In diesem Fall wird das LS-Signal permanent verstärkt, aber der Boost-Wert variiert ebenfalls mit dem Durchflussbedarf. VORTEILE FÜR ANWENDER UND OEM Die meisten Anbaugeräte benötigen für den Betrieb eine mittlere Durchflussmenge, aber kurzzeitig einen höheren Durchfluss für einen bestimmten Vorgang: Wickeln des Ballens, Füllen eines Güllebehälters, Anheben des Geräts im Vorgewende usw. Herkömmliche Load-Sense-Booster arbeiten nicht dynamisch, sie verstärken das LS-Signal permanent und um einen konstanten Wert. In Situationen mit geringem Durchflussbedarf verschwendet der zusätzliche Boost permanent Leistung. Die dynamische Verstärkung hingegen spart Kraftstoff, senkt die Betriebskosten und den Wartungsaufwand, da sie nur dann arbeitet, wenn eine Verstärkung erforderlich ist. Darüber hinaus entfällt der zusätzliche Konfigurationsaufwand beim Wechsel des Traktors. Die Vorteile für das Arbeitsgerät lassen sich unabhängig vom Traktormodell nutzen. Ein großer Vorteil nicht nur für die Maschinenbetreiber, sondern auch für Maschinenhersteller. Denn für sie entfällt ein Großteil des Testaufwands bei der Entwicklung und Optimierung von neuen gezogenen Maschinen. Diese Vorteile machen das dynamische Load-Sense-Boost-Ventil zur effizienten Wahl für moderne gezogene Maschinen. www.hydraforce.cos DIREKTER KONTAKT Vertrieb Deutschland sales-germany@hydraforce.com www.mobile-maschinen.info Mobile Maschinen 2020/02 9
