Elektrikle Çalışan İş Makinaları İçin Yeni Nesil Hidrolik Sistemler
Elektrikle Çalışan İş Makinaları İçin Yeni Nesil Hidrolik Sistemler
İklim değişikliğinin azaltılması ve daha düşük CO2 emisyonları, inşaat sektörü OEM'leri ile tarım, ormancılık ve madencilik için mobil makine üreticileri arasında önemli tartışma konularıdır. Minimum kirletici emisyonlarla yüksek güç yoğunluğu ve verimli, ekonomik çalışma taleplerini karşılamak için gelecekte hangi tahrik sistemleri en uygun olacak?
İş ve İnşaat Makinaları Üreticileri Yakın Gelecekte Yeni Nesil Elektrikli Ürünler Geliştirmek Zorunda Kalacaklar?
CO2 emisyonlarındaki azalma, önümüzdeki yıllarda teknik gelişim üzerinde önemli bir etkiye sahip olacak. “Yeşil Etiket” girişimi olan AB ve “Enerji Verimliliği Stratejisi 2050” ile Alman hükümeti siyasi hedefleri belirledi. Stratejiyi uygulamak için, yüksek verimli tahrik sistemleri, alternatif sürücüler ve hibritler giderek daha önemli hale gelecektir. Bütün bunlar mobil makineleri de etkileyecek. Pil, yakıt hücresi veya dizel jeneratör gibi enerji kaynaklarıyla elektriklendirme, hassas hareketler için daha verimli bileşenler ve sistemler gerektirir.
Bu, gelecekte sadece binek araçların değil, aynı zamanda mobil makine sürücülerinin de hibrit veya hatta tamamen elektrikli olacağı anlamına gelir; örneğin hafriyat, ormancılık ve tarım uygulamalarında. Operatörler bu "alternatif" olarak çalıştırılan makinelerden esasen ne talep ediyor?
Önemli bir faktör şüphesiz ki pilleri yeniden şarj etmeden yeterince uzun bir hizmet ömrü ve bu çok zaman alıyor. Ayrıca, operatörler doğal olarak ekonomik işleyişe dikkat ediyor. Enerji tüketimi, bakım, servis ve onarımda düşük maliyet ve az çaba bekliyorlar. Buna ek olarak, alternatif olarak çalıştırılan makinelerin de uzun süre çok güvenilir ve bakım gerektirmeyen şekilde çalışması gerekir. Ancak o zaman şirket ekonomik ve karlı bir şekilde çalışabilir.
Çevrenin korunması ile ilgili bir diğer husus ise kesinlikle gürültü emisyonudur. Mobil makineler olabildiğince sessiz olmalıdır. Makinelerin günlük çalışma ve operatörün kabulü için en azından normal standartlarda veya daha iyi olması kesinlikle çok önemli olacaktır. Yüksek performans elde etmek için, işlevleri kontrol ederken kısa tepki süreleri hayati önem taşır.
Bu gereksinimleri karşılamak için hangi seçenekler mevcuttur?
Fiziksel olarak büyük bir enerji kaynağı veya düşük güç kaybı ile yeterli çalışma süresi elde edilebilir. Bununla birlikte, büyük bir pil veya yakıt hücresi nispeten pahalıdır. Enerji maliyetleri de daha düşük olduğundan, verimli bileşenler ve etkili bir sistem, yük spektrumuna bağlı olarak daha mantıklı bir yaklaşım olabilir. Elektrikli sürücüler zaten geniş bir çalışma aralığında yüksek verimlilik sunuyor. Bununla birlikte, günümüzde dizel motorlarla çalışan mobil makinelerde kullanılan hidrolik yeterince verimli değildir.
Değişken deplasmanlı pompalara sahip yük algılama (LS) sistemleri, elektrikli makineler için kriterleri optimum şekilde karşılamaz. Geleneksel değişken deplasmanlı eksenel pistonlu pompaların gürültü emisyonları çok yüksektir. Dizel motor gürültüsünün olmaması nedeniyle elektrikli makinelerde özellikle öne çıkacaklar. Verimlilik seviyesi, tüm çalışma aralığı boyunca optimal değildir. LS kontrol sapması çoğu işletim noktasında gereksiz kayıplara neden olur. LS sistemini salınım olmadan çalıştırmak için bazen önemli ölçüde sönümleme gereklidir. Bu, yanıt süresini önemli ölçüde uzatır.
Sonuç olarak, dizel motorun bir elektrik motoruyla değiştirilmesi ve mevcut hidrolik sistemi değiştirmeden bırakılması avantajlı değildir. Hidrolik silindirleri elektromekanik lineer sürücülerle değiştirmenin pratik olmadığı kanıtlanmıştır. Mekanik dişli kutuları, bir inşaat makinesinin yüksek yükleri için uygun değildir. Dahası, her elektromekanik lineer sürücü, buna karşılık gelen yüksek güce sahip bir elektrik motoru gerektirir. Sonuç olarak, aynı anda çalıştırılmasa bile kurulu güç nispeten yüksektir. Optimize edilmiş bir hidrolik sistem, verimlilik ve maliyet arasında bir uzlaşmadır. Yüksek enerji geri kazanım potansiyeline sahip yüksek performanslı işlevler için, kapalı devre yer değiştirici kontrolleri mükemmel bir seçimdir. En düşük kayıpları var. Her lineer fonksiyon, elektromekanik lineer sürücülere benzer bir elektrik motoru ve pompa kombinasyonunu gerektirir. Tüm işlevler için mantıklı değil.
Bu nedenle, gösterilen teknik seçeneklerin yetersiz olduğunu veya çok fazla kısıtlamayı kabul etmeniz gereken bir uzlaşma olduğunu düşünüyorsunuz. Kısmen çelişkili talepleri daha iyi karşılamak için hangi alternatifler var?
Hassas hidrolik hareketler için, "Flow on Demand" (FoD) ile valf kontrolleri ekonomik bir alternatiftir. Bucher Hydraulics'den LVS12 gibi ayrı kontrol kenarlarına sahip hidrolik kontrol blokları, güç kaybını azaltır ve daha dinamik hareketler sağlar; bu nedenle makinenin etkinliği daha da artar. Bir elektrik sisteminde, bir DC ara devresi ile elektrikli tahriklerin ve hidrolik sistemlerin varyantlarını optimum şekilde birleştirmek mümkündür.
Pompa, değişken hızlı sabit boşluklu bir pompa olarak çalışır. Elektrik motoru hızı, valf çalıştırma özellikleri kullanılarak Bucher Hydraulics FoD yazılımı tarafından hesaplanır. Bir LS sisteminde gerekli olan kontrol basıncı farkı ortadan kaldırılır. FoD sisteminin sonucu her zaman pompadaki mümkün olan en düşük basınçtır. Mevcut yük ve basınç kayıplarına bağlıdır, ikincisi optimize edilmiş bir sistem tasarımı ile en aza indirilebilir.
FoD sisteminde valf açma ve pompa hızı aynı anda kontrol edilir. Sonuç olarak, yanıt verme davranışı çok hızlı ve doğrudandır, elektrikli seyahat sürücülerinin performansıyla karşılaştırılabilir. Kontrol sistemi salınım olmadan kararlıdır. Bu, operatörün makineyi daha verimli kullanmasını sağlar. FoD ayrıca yardımcı kontrol sistemleri gibi kontrollü işlevler için ek avantajlar sunar. FoD yazılımımız, geleneksel bir LS sistemi ile bulunmayan ek seçenekler içerir.
Bu, kesinlikle kontrol teknolojisi için makine üreticisinin donanım ve yazılım geliştirmesi için çok daha fazla çaba gerektiriyor. Hidrolik üreticileri bu alanda ne ölçüde ekonomik çözümler sunabiliyor?
Bucher Hydraulics’in FoD yazılımıyla, kullanıcı optimum elektrik motoru hızını üretirken hiçbir sorun yaşamaz. Değişken hızlı çalışmada, pompa, mobil hidroliğin özel gereksinimlerini karşılamak için özel bir öneme sahiptir. Pompa, sistemin kalbidir. Yüksek kaliteli elektrik motorlarının verimliliği ile kıyaslandığında, geniş bir çalışma aralığında% 92-94 verimlilikle çalışmalıdır. Bu, maliyetli pil kapasitesi ihtiyacını en aza indirir. Pompa tarafından 5 kW veya yalnızca 2,5 kW güç kaybı oluşması arasında önemli bir fark vardır. Verimlilik zinciri bu etkiyi daha da artırır.
Bucher Hydraulics AX pompalarını düşünün. Son kullanıcıların beklediği gibi, yüksek performansta bile gürültü seviyesi düşük ve hoştur. AX pompaları yüksek basınçta çalıştırılabilir ve erken ve aşırı aşınma olmaksızın çok düşük hızda çalıştırılabilir. Düşük sızıntı ve çok sayıda piston nedeniyle, düşük hızlarda bile düzgün silindir hareketi sağlanabilir. Bu, hassas konumlandırma için veya büyük bomlar söz konusu olduğunda avantajlıdır. Bileşenlerde tutarlı hidrostatik rahatlama sağlayan tasarım prensibi, bu pompaları özellikle güvenilir kılar. AX pompaları ve FoD yazılımı ile hidrolik sistemler, elektrikli makinelerin gereksinimlerini mükemmel bir şekilde karşılayabilir ve böylece elektrikli makinelerin gelecekteki ekonomik ve verimli kullanımına hayati bir katkı sağlayabilir.