Децентрализованная гидравлика: энергоэффективное решение для мобильной техники

Решение повышения энергоэффективности мобильной техники на базе децентрализованной гидравлики представили на 15 международной конференции в Линчёпинге  финские ученые. Исследователи университета Aalto из Финляндии показали, что в традиционных системах гидравлическая мощность, соответствующая максимальной рабочей нагрузке, постоянно поступает от насоса; кроме того, отсутствует рекуперация энергии опускания груза и торможения при повороте кабины. Результат — повышенное тепловыделение.

Частично эта проблема решается путем использования LS-регулирования, ограничивающего давление насоса величиной, соответствующей требованиям гидродвигателя, который максимально нагружен в данный момент цикла, однако при этом в одновременно работающих малонагруженных приводах остаются значительные потери мощности.

Гораздо более эффективным решением является применение децентрализованной гидравлики (DDH), сочетающей в себе лучшие свойства гидравлики и электрического интеллекта. Это позволяет легко электрофицировать мобильные машины, повысить их энергоэффективность, сократить потенциальную опасность утечек, получить плавное и точное движение, контролируемую мощность по требованию и регенерацию энергии.

Объектом исследований стал 1-тонный микроэкскаватор фирмы JCB, в котором дизельный двигатель мощностью 14 кВт был заменен 10-киловаттным электродвигателем с литий-титанатовыми батареями. Системы управления стрелой, рычагом и ковшом выполнены в виде трех блоков DDH на основе шестеренных насос-моторов внутреннего зацепления с электрическими сервомоторами, регулирующими направление и величину подачи рабочей жидкости (частотное регулирование); кроме того, функции гидробака выполнял гидравлический аккумулятор, а специальная логическая структура «Start-stop» обеспечивала запуск и остановку работы электродвигателя. В процессе исследования энергоэффективности гидросистемы экскаватора с DDH для типовых циклов работы была создана комбинированная модель в Matlab/Simulink, объединяющая механику, гидравлику, электрику и систему управления микропроцессором, а также проведено моделирование на упрощенном прототипе микроэкскаватора. Установлено, что общая эффективность трех блоков DDH составила 73,3%, что намного выше 31%-ной  эффективности 5-тонной модели с системой LS. Делается вывод о целесообразности подобных решений в перспективных моделях мобильной техники.

Информация подготовлена к. т. н. В. К. Свешниковым, ЭНИМС