Wzrost efektywności energetycznej układów hydraulicznych w maszynach i pojazdach roboczych

Głównym powodem tego stanu rzeczy są wchodzące w 2014 roku surowe normy Tier IV dla maszyn mobilnych. Obecnie obserwować można trendy zmierzające do zmniejszenia wielkości silnika spalinowego oraz obniżenia jego prędkości obrotowej.

Obie koncepcje wymagają nowego podejścia zarówno w zakresie napędu, jak też układu roboczego, tak aby zachować zainstalowaną moc użyteczną przy zmienionej charakterystyce silnika spalinowego. Działy badawczo-rozwojowe koncentrują się na aspektach zwiększenia efektywności energetycznej maszyn, możliwości korzystania z energii na żądanie oraz jej magazynowania, a także możliwościach rekuperacji (odzysku) energii.

Aby osiągnąć ten cel, konieczne staje się kompleksowe, systemowe potraktowanie omawianej tematyki. Z BlueHydraulics firma Bosch Rexroth spełnia te wymagania, oferując w szerokim zakresie komponenty o dużej sprawności, kompletne moduły i innowacyjne rozwiązania systemowe dla aplikacji do maszyn mobilnych, przemysłowych i automatyzacji przemysłu.

Producenci maszyn wykorzystują w nowoczesnych aplikacjach każdy możliwy sposób zwiększania wydajności energetycznej poprzez stosowanie m.in optymalnych elementów o wysokiej sprawności, energii na żądanie oraz magazynowania jej nadwyżek i jej odzyskiwania.

Rexroth BlueHydraulics oferuje wiodące technologicznie inteligentne rozwiązania, które sprawiają, że aplikacje mobilne są bardziej wydajne i przyjazne dla środowiska. BlueHydraulics oszczędza energię, podnosi wydajność oraz obniża emisję spalin.

SYSTEMY HYDRAULICZNE DOPASOWANE DO APLIKACJI

Układy hydrauliczne okazują się niezwykle elastyczne w stosunku do zmieniających się warunków. Dawniej wprowadzanie techniki proporcjonalnej zapewnia możliwości sterowania i regulacji lepsze niż w poprzednio stosowanych systemach działających na zasadzie włącz/wyłącz.

Prawdziwy przełom nastąpił, kiedy możliwe stało się cyfrowe sterowanie systemami elektrohydraulicznymi. Ich skutkiem była znacznie wyższa dynamika oraz precyzja sterowania odbiornikami hydraulicznych.

Ponadto przeniesienie szeregu funkcji w oprogramowanie (sterowników) zwiększa elastyczność w zakresie nowych funkcjonalności maszyny bez ingerencji w komponenty. Możliwości sterowania z wykorzystaniem oprogramowania zapewnia największe oszczędności energii.

Bosch Rexroth jako jeden z niewielu producentów układów napędowych i sterowania łączy ze sobą zrozumienie fizycznych zależności w technice i mechanice z dużą kompetencją w zakresie tworzenia oprogramowania.

Rexroth BlueHydraulics czerpie z tych możliwości w wielu rozwiązaniach systemowych dla aplikacji mobilnych i stacjonarnych w celu oszczędzania energii, zwiększenia efektywności pracy i zredukowania emisji spalin przy jednoczesnym obniżeniu kosztów eksploatacyjnych.

POŁĄCZENIE STEROWANIA SILNIKA SPALINOWEGO I HYDRAULIKI

Aby uzyskać odpowiednio wysoką dynamikę układu jazdy i układu roboczego maszyny przy obniżonej prędkości obrotowej silnika spalinowego, konieczne jest inteligentne połączenie sterowania silnika spalinowego i systemu hydraulicznego. Grupa Bosch Rexroth opracowała nową koncepcję DHC - Diesel Hydraulic Control.

Układ sterujący napędem hydraulicznym oraz hydrauliką roboczą informuje z wyprzedzeniem silnik spalinowy o obciążeniu, a ten przewidująco pracuje tak, aby nie dopuścić do znacznego wahania prędkości obrotowej. Hydraulika i silnik spalinowy komunikują się nawzajem i współdziałają, aby zużycie i emisja spalin pozostały na niskim poziomie.

System DHC ponadto w inteligentny sposób wspiera koncepcję downsizing, czyli np. zmniejszanie wielkości silnika spalinowego w maszynach budowlanych. Możliwość taką daje zastosowanie komponentów hydraulicznych o zwiększonym poziomie ciśnienia. Dzięki skokowi mocy możliwe staje się dopasowanie do wymogów w zakresie emisji spalin.

Ponieważ silnik spalinowy dostarcza tyle mocy, ile aktualnie potrzebne jest dla komponentów hydraulicznych, znacznie spada zużycia paliwa w porównaniu do użycia układu konwencjonalnego.

Jeśli zastosujemy komponenty hydrauliczne o wysokiej sprawności - np. oferowane przez Bosch Rexroth pompy wielotłokowe A4VG nowej serii 40 i silniki hydrauliczne wielotłokowe A6VM serii 71, mogące pracować nawet do 500 barów - uzyskamy znaczącą poprawę sprawności napędu jazdy, a tym samym możemy znacznie obniżyć wielkości silnika spalinowego.

Dzięki skokowi mocy w komponentach hydraulicznych możliwe staje się skompensowanie ekonomicznego i technicznego wpływu nowych norm emisji spalin. Więcej mocy pomimo zredukowanej siły silnika spalinowego - nowe jednostki wielotłokowe o wysokim ciśnieniu pracy A4VG serii 40 i A6VM serii 71.

HVT - HYDROMECHANICZNA PRZEKŁADNIA O ZMIENNYM PRZEŁOŻENIU

Hydromechaniczna przekładnia o zmiennym przełożeniu HVT jest przykładem układu napędowego mającego zalety układów hydrokinetycznych i hydrostatycznych. W tego typu układzie napędowym przekładnia hydrostatyczna pracuje równolegle z napędem mechanicznym. Podczas startu pojazdu oraz jazdy z niskimi prędkościami napęd przekazywany jest przez układ hydrostatyczny.

Podczas zwiększania prędkości z częściowym obciążeniem silnika spalinowego używany jest równocześnie napęd hydrostatyczny i mechaniczny. Powoduje to przyspieszenie pojazdu bez zmiany siły napędowej. Podczas jazdy z maksymalną prędkością energia przekazywana jest drogą mechaniczną przy zachowaniu wysokiej sprawności układu napędowego.

Praca obu napędów sterowana jest układem elektronicznym umożliwiającym wybór przepływu napędu przez układ hydrostatycznego i mechanicznego - zależnie od warunków pracy pojazdu. Układ zapewnia również napęd przekładni stałą mocą silnika spalinowego. Przekładnia HVT umożliwia napęd stałą mocą zarówno przy zmiennej prędkości jazdy, jak i obciążeniu pojazdu.

Ta właściwość przekładni HVT, jak również jej wysoka sprawność, umożliwiają zastosowanie silnika o mniejszej mocy w porównaniu do silnika napędzającego pojazd z układem hydrokinetycznym lub hydrostatycznym. Mniejsza moc silnika przyczynia się zaś do zmniejszenia zużycia paliwa oraz emisji spalin.

Podwójny napęd wykorzystywany był dotychczas w traktorach. Firma Bosch Rexroth zastosowała ten rodzaj napędu do maszyn budowlanych, takich jak ładowarki i równiarki. Dzięki wysokiej sprawności oraz dużym przyspieszeniom układu uzyskamy wysoką wydajność maszyn.

Począwszy od pierwszego pomysłu aż do produktu seryjnego, firma Bosch Rexroth troszczy się o inteligentne korzystanie z energii, pomagając producentom maszyn zredukować również emisję spalin. Myślą przewodnią staje się systemowe podejście do realizowanego przedsięwzięcia oraz efektywne wykorzystanie energii przy minimalnym zużyciu paliw.

Bosch Rexroth
www.boschrexroth.pl