Мобильная гидравлика

По данным специалистов ГидраПак зарубежные мобильные машины и оборудование без гидропривода не изготовляют, причём основными направлениями развития являются: расширяющееся применение объёмного гидропривода; интегрирование электрогидравлических устройств управления в гидроаппараты; расширение ассортимента предохранительных и тормозных клапанов, присоединяемых к гидродвигателям; применение электронных систем пропорционального управления.

В последнем случае повышается безопасность персонала, улучшается динамика машины, значительно сокращается длина соединительных трубопроводов, обеспечиваются плавное изменение скорости, отсутствие гидроударов, высокая точность позиционирования и удобство управления из безопасной зоны. В гидроприводах мобильных машин применяются, в основном, аксиально-поршневые насосы (р = 25...38 МПа), для вспомогательных движений - шестерённые.

Предпочтение в последние годы отдаётся насосам с наклонным диском, позволяющим расширить номенклатуру устройств управления, повысить компактность, увеличить давление, ресурс и быстродействие, а также использовать компоновки со сквозным валом.

Расширяется использование замкнутых контуров циркуляции на базе регулируемых гидромашин.

Это позволяет снизить энергетические потери, улучшить условия «холодного запуска», а также почти вдвое повысить допускаемую частоту вращения и, соответственно, - подачу.

Новейшая система пропорционального управления IQAN фирмы Parker, содержащая системный блок, отдельные модули управления, джойстики, педали, датчики и развитое программное обеспечение, позволяет существенно расширить возможности управления машиной, как на стадии её проектирования, так и в процессе эксплуатации (возможно также при модернизации существующего парка).

Дополнительные функции могут быть легко внесены в модули управления при помощи портативного или карманного компьютера, причём для этого не нужно быть программистом.

Рис. 14. Система пропорционального управления IQAN фирмы Parker

Идею нововведения хорошо передаёт реклама (рис. 14), показывающая, что управление сложнейшим экскаватором возможно с помощью «волшебной палочки».

Гидроприводы пневмоколёсных машин оснащаются электронной системой синхронизации, обеспечивающей исключение пробуксовки колёс, приводимых от гидромоторов, в условиях бездорожья.

Основными компонентами системы являются бортовой ПК, сдвоенные регулирующие клапаны, датчик поворота руля и датчики частоты вращения колёс.

Рис. 15. Джойстик с возможностью подачи 11-ти команд

При возникновении пробуксовки клапан ограничивает подачу РЖ в гидромотор соответствующего колеса.

Эргономика управляющих джойстиков достигла большого совершенства. Манипулируя встроенным в консоль сиденья джойстиком вилочного погрузчика (рис. 15), оператор не поднимая руки способен подавать до 11 различных команд, в том числе некоторые из них одновременно.

Широкое внедрение гибридного автотранспорта ограничивается рядом известных недостатков электропривода: высокой стоимостью силовой электроники, электрических машин и суперконденсаторов, а также ограниченным временем их зарядки.

В этой связи гидравлическая альтернатива является весьма привлекательной.

Здесь для привода колёс используется насос-мотор, а для рекуперации энергии торможения - пневмогидроаккумулятор.

В рекуперативной системе HLA фирмы Eaton до 70% кинетической энергии торможения сохраняется в аккумуляторе и может использоваться при разгоне.

Этот вариант был реализован в серийных грузовиках-мусоровозах Peterbilt 320.

В версии UPS для автомобилей почтовой службы гидросистема полностью заменяет механическую трансмиссию.

Дизель, связанный с насосом, заряжает аккумулятор, а затем отключается.

Дополнительная подзарядка аккумулятора осуществляется за счёт рекуперативного торможения или при необходимости - от дизеля, работающего в оптимальном режиме с минимальным выбросом отработанных газов.

В системе HRB фирмы Bosch Rexroth насос-мотор постоянно подключён к главному валу трансмиссии и также рекуперирует энергию торможения, обеспечивая экономию до 25% топлива.

Система может быть интегрирована в трансмиссию любого из широко распространённых шасси тяжёлых грузовиков, а также городских, пригородных и школьных автобусов Mercedes-Benz и Thomas Built.

Фирма Parker сообщает о разработке нового автоматического гидропривода подъёма неиспользуемых осей для 44-тонных 6-осевых грузовиков.

Система не реагирует на ударные нагрузки, ложные сигналы от датчиков при резком торможении и позволяет исключить неустойчивость осеподъёмного механизма при частичной загрузке машины. Перспективные нововведения появились и в легковых автомобилях.

В 6-ступенчатых коробках «БМВ» использован гидротрансформатор сцепления с двойным гасителем крутильных колебаний.

8-ступенчатый автомат «Лексус» оснащён гидравлическим переключателем передач, управляемым от бортового ПК.

При резком нажатии на педаль газа коробка скоростей способна перескакивать на несколько ступеней, причём время переключения составляет 0, 08 с.

На ряде новых моделей легковушек связь между колёсами и приводом реализована через электрогидравлический привод с управлением от ПК.

На «Ниссане-Микра» установлено электрореологическое сцепление, обеспечивающее «схватывание» дисков при подаче напряжения на расположенную между ними жидкость со взвешенными металлическими частицами.

Адаптивный электрогидравлический сервопривод рулевого управления входит в стандартную комплектацию всего модельного ряда «Сitroen C4».

Рис. 16. Гидравлическое устройство переключения скоростей горного велосипеда

Несмотря на 30-летние попытки создания «сухих» (без гидравлики) самолётов в современной модели «Airbus A380» используется гидросистема, содержащая 8 насосов, каждый из которых имеет приводную мощность 93 кВт.

Да что грузовики и самолёты - гидравлика шагнула уже в горные велосипеды, где кроме привода тормозов начали применяться гидравлические устройства переключения скоростей (рис. 16).

В отличие от классических переключателей, которыми сложнее пользоваться при подъёме, привод A-GE работает одинаково надёжно в любых условиях и весит всего 436 г.

Рис. 17. Комплектующие изделия фирмы KTR для насосных установок

Фирма KTR предлагает обширную программу узлов и деталей, из которых, как в детском конструкторе, могут собираться самые разнообразные насосные установки (рис. 17).

При этом особое внимание уделяется средствам шумопоглощения (до 10 дБА) и охлаждения РЖ.

Продолжают совершенствоваться компактные агрегаты Hawe, называемые «интеллигентной гидравликой, которую не видно и не слышно» благодаря тому, что насосный агрегат расположен под уровнем РЖ в баке.

В ряде случаев применения гидравлики, например, в пищевой или химической промышленности, требуется абсолютная герметичность уплотнения приводного вала насоса (чтобы «в бочку мёда не попала ложка дёгтя»).

В специальной муфте фирмы Metau вал насоса вместе с полумуфтой закрыт разделительным стаканом, а момент передаётся через магнитное взаимодействие постоянных магнитов, закреплённых на полумуфтах.

Оригинальный метод фирмы Seal Maker основан на точении уплотнений на специальных станках с ЧПУ с 8-позиционной револьверной головкой.

Рис. 18. Приборы контроля чистоты РЖ фирмы Internormen

Поставляются станки, инструменты, материалы и развитое программное обеспечение для изготовления уплотнений диаметром до 520 мм «за один час».

Один из мировых лидеров - фирма Internormen (вошла в состав Eaton) в качестве новейшей разработки показала на выставке «ITFM-2011» в Москве компактный трансмиттер классов чистоты ССТ 01 в комплекте с лазерным сенсором PFS 01 (рис. 18).

При работе прибора информация от сенсора преобразуется в аналоговые сигналы, соответствующие классам чистоты по ISO 4406: 99, и через каналы USB трансмиттера передаётся на внешнюю компьютерную систему.

Портативные приборы ОСМ 01 способны в режиме online контролировать загрязнённость масла, присутствие воды, вязкость, температуру и диэлектрическую проницаемость.

Новым словом в средствах измерения расхода РЖ являются датчики RS фирмы VSE, работающие по принципу винтового насоса (рис. 19).

Рис. 19. Рабочий комплект датчика расхода RS фирмы VSE

Эти приборы позволяют получить недостижимые ранее диапазоны измерений 0, 5...120; 1...525 и 4...1000 л/мин при высокой точности (погрешность ≤ 0, 3%), независимости от вязкости, беспульсационном измерении и малых потерях давления.

Индуктивные линейные датчики фирмы Balluff для встройки в гидроцилиндры называют «новым словом в промышленной гидравлике» благодаря хорошей виброзащите, лёгкости подключения через порт USB, проверки и диагностики.