Wzrost efektywności energetycznej układów hydraulicznych w maszynach i pojazdach roboczych

Znacząca redukcja zużycia energii z jednoczesnym obniżeniem emisji CO2 i spalin przy zachowaniu co najmniej tej samej sprawności, to zagadnienia, z którymi zmagają się zarówno producenci maszyn jak i użytkownicy.

Głównym powodem tego stanu są wchodzące w 2014 roku surowe normy Tier IV dla maszyn mobilnych.
Pierwsze prace studialne wskazują na trend zmierzający do zmniejszenia wielkości silnika spalinowego oraz obniżenia prędkości obrotowej silnika spalinowego. Obie koncepcje wymagają nowego podejścia zarówno do napędu jazdy, 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, na możliwości korzystania z energii na żądanie, jej magazynowania oraz rekuperacji (odzysku).
Aby osiągnąć narzucony cel konieczne staje się kompleksowe, systemowe potraktowanie przedsięwzięcia.

Dzięki 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, aplikacji przemysłowych i automatyzacji przemysłu.

Producenci maszyn wykorzystują każdy możliwy potencjał dla zwiększenia wydajności energetycznej poprzez stosowanie m.in. optymalnych elementów o wysokiej sprawności, wykorzystując energię na żądanie, magazynując nadwyżki energii, odzyskując energię itp.
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.

Tak jak w przeszłości, układy hydrauliczne okazują się niezwykle elastyczne w stosunku do zmieniających się warunków. Już wprowadzenie techniki proporcjonalnej dało lepsze możliwości sterowania czy regulacji w uprzednio znanej technologii włącz-wyłącz pracy hydrauliki. Kiedy procesy automatyzacji stały się standardem, w obszarze elektrohydrauliki podjęto również kroki umożliwiające cyfrowe sterowanie układami czy elementami hydraulicznymi. Rezultatem jest znacznie wyższy dynamika oraz precyzja sterowania odbiornikami hydraulicznymi. Ponadto przeniesienie szeregu funkcji na oprogramowanie (sterowników) zwiększa elastyczność w zakresie nowych funkcjonalności maszyny bez ingerencji w jej komponenty.

Największe oszczędności energii osiągnięto dzięki możliwości sterowania poprzez oprogramowanie (w sterowniku elektronicznym) odbiornikami, w trybie na żądanie lub w zależności od potrzeb w bezpośrednim połączeniu z optymalizowanym współczynnikiem sprawności tych komponentów.

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

Połączenie sterowania silnika spalinowego i hydrauliki – połączenie idealne

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 hydrauliki. Firma Bosch Rexroth opracowała nową koncepcję DHC – Diesel Hydraulic Control. Hydrauliczny napęd jazdy oraz hydraulika robocza informują z wyprzedzeniem silnik spalinowy o obciążeniu, a ten przewidująco pracuje tak, aby nie dopuścić do znacznych wahnięć prędkości obrotowej. Hydraulika i silnik spalinowy komunikują się nawzajem i współdziałają, aby zużycie i emisja spalin pozostała na niskim poziomie.

Ponadto system DHC w sposób inteligentny wspiera „downsizing" czyli zmniejszenie wielkości silnika spalinowego m.in. w maszynach budowlanych. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu komponentów o zwiększonym poziomie ciśnienia w układzie hydraulicznym. Dzięki skokowi mocy w komponentach hydraulicznych możliwe staje się skompensowanie ekonomicznego i technicznego wpływu nowych norm emisji spalin.

Ponieważ silnik spalinowy dostarcza tyle mocy ile aktualnie potrzebne jest komponentom hydraulicznym, znacznie spada, w porównaniu do konwencjonalnego układu, zużycia paliwa. Jeśli zastosujemy komponenty hydrauliczne o wysokiej sprawności, np. dla układu napędowego jazdy oferowane przez Bosch Rexroth pompy wielotłokowe A4VG nowej serii 40 i silniki hydrauliczne wielotłokowe A6VM serii 71, mogące pracować nawet do 500bar, uzyskamy znacząca poprawę sprawności napędu jazdy, a tym samy możemy znacznie obniżyć wielkość silnika spalinowego.

HVT – Hydromechaniczna przekładnia o zmiennym przełożeniu

Hydromechaniczna przekładnia o zmiennym przełożeniu HVT jest przykładem układu napędowego, posiadającego zalety układów hydrokinetycznych i hydrostatycznych.
W tym 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 przerwania siły napędowej.
Podczas jazdy z maksymalną prędkością moc przekazywana jest drogą mechaniczną przy zachowaniu wysokiej sprawności układu napędowego.
Praca obu napędów sterowana jest elektronicznym układem sterującym, umożliwiającym wybór przepływu napędu przez układ hydrostatyczny i mechaniczny, w zależności od warunków pracy pojazdu. Układ zapewnia również napęd przekładni stałą mocą silnika spalinowego.

Przekładna 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 powoduje mniejsze zużycie paliwa oraz niższą emisję 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 paliwa.

Więcej informacji TUTAJ