Застосування гібридних дисків в будівельному обладнанні

Гібридні конструкції, які використовують незвичайні форми енергоспоживання, в майбутньому можуть зменшити витрати палива і збільшити продуктивність обладнання. Будь-яке змішане походження або склад можна назвати гібридом. У вузькому розумінні гібрид є єдиною функціональною вершиною, в якій об'єднані гетерогенні технології.
(доб. 3)

Гідростатичні та дизель-електричні приводи, відомі десятиліттями, також підходять для цього визначення, оскільки вони поєднують методи механічної та гідравлічної або електричної енергії, але на практиці такі конструкції рідко називають гібридом. З метою залучення інноваційних сучасних змішаних енергетичних технологій в великогабаритних машинах та вантажних автомобілях. «Гібрид – це машина, оснащена обладнанням, здатним переохотититититититититититититититити, зберігати та знімати енергію під час роботи. й

Однак, відповідно до цього визначення, деякі машини, оснащені інноваційними змішаними енергетичними технологіями, повинні бути формально виключені з класу «гібридних» ті, наприклад, Cat D7E, відстежений бульдозер, оскільки його електромеханічна передача не відновлюється, накопичується або випуск зберігається енергія, а також кілька моделей фронтальних колісних навантажувачів: Cat 966K XE, John Deere 644K Hybrid, John Deere 944K 944K, в якій енергія відновлюється і використовується для корисної роботи, яка перетворюється на тепло в звичайних машинах і ця енергія не зберігається.

У цій статті ми будемо використовувати термін «гібридна машина» в основному достатньо для того, щоб означати будь-яку машину, яка «використовує змішані технології для передачі (і перетворення) енергії, яка зазвичай використовується в техніці даного типу або розміром», або, іншими словами, «використає незвичайні енергетичні технології для цієї техніки».

Фундаментальні принципи гібридних технологій

На додаток до визначення корисно пам'ятати ще два поняття, які часто зустрічаються при розгляді гібридних технологій: регенеративний гальмівний і моторогенератор.

Регенеративний гальмівний процес уповільнення або припинення руху маси, таких як рухомий передній навантажувач, обертовий екскаватор суперструктури або нащадок екскаватора бум, і перетворення кінетичної енергії в іншу форму енергії, яку можна накопичувати або використовувати відразу для виконання корисної роботи. Механічний рух інерційної енергії використовується для приводу електродвигуна, що працює в режимі генератора або гідравлічному двигуні, що працює як гідравлічний насос. При роботі з будівельним обладнанням – екскаватори, навантажувачі – прискорення і гальмівні процеси повторюються в кожному циклі з частотою декількох десятків секунд, і це величезний потенціал для економії енергії і, отже, палива.

Генератор перетворює електрику і може діяти як електричний двигун і генератор. Підключається до двигуна внутрішнього згоряння (ICE) таким чином, що при роботі в режимі електродвигуна вона може збільшити потужність двигуна внутрішнього згоряння або може допомогти приводу гідравлічних насосів, таким чином зменшуючи навантаження на двигун внутрішнього згоряння і економію палива. Робота як генератор, мотор-генератор подає інші мотори машини або заряджає пристрій для зберігання, такі як акумулятор або конденсатор (придатність, яка може швидко накопичуватися і випускати велику кількість електроенергії).

Ми також підкреслюємо, що при роботі на гібридному приводі рівень шуму машини значно нижче, ніж при роботі на двигуні внутрішнього згоряння, і це дуже важливо для навколишнього середовища.

Машини з класичними гібридними дисками Гідравлічний екскаватор Komatsu HB215LC-1 є прикладом електричного гібридного дизайну, в якому відновлюється кінетична гальмівна енергія обертової надбудови і зберігається. На відміну від звичайних екскаваторів, які використовують поворотний гідравлічний двигун, Komatsu використовує електричний поворотний двигун. Якщо поворотний двигун не перевертається і не отримує живлення, він обертається під впливом інерції обертової надбудови машини, працює як генератор і гальмує рух надбудови. Згенерований струм направляється в накопичувальний конденсатор через поточний конвертер. Енергетика від конденсатора може бути використана як для живлення електродвигуна токарного механізму як допоміжного – для створення прискорення при повороті, так і для живлення моторогенератора, що працює електродвигуном і додаючи до 60 к.с. до потужності ICE і допомагає ICE, щоб отримати швидкість швидше, а також водіння гідравлічних насосів.

В котці 336E Гібридний екскаватор H, який офіційно прем'єрований на Bauma в квітні 2013 року, регенеративний гальмівний гальмівний використовується в різному вигляді - для накопичення кінетичної енергії гідравлічними засобами. Коли оператор випускає поворотний важіль суперструктури і гідравлічний двигун обертання перестає отримувати потужність від гідравлічного насоса, через інерцію обертання надбудови гідравлічний двигун обертання встановлюється в рух і починає працювати як гідравлічний насос, так і надструктура сповільнює рух.

У звичайних екскаваторах потік нафти від поворотного гідравлічного двигуна (який зараз працює як насос) зупиняється в гідравлічному насосі системи, що створює стійкість в контурі, в результаті поворотний гідравлічний двигун зупиняється. Під час цього процесу, так звана «гідростатичні гальмівні», кінетична енергія перетворена в теплову енергію. У модному екскаваторі, хоча. Кіт 336E H цей потік нафти подається через Swing Energy Recovery Valve для зарядки азотної батареї: масло компресує газ в акумуляторі. Таким чином, пригнічується кінетична енергія обертання інерції, що накопичується для корисного використання, і через стійкість до потоку нафти, гідродвигун обертання. Як зазначено, витрата палива гібридної моделі знижується до 25% порівняно з автомобілем з традиційним приводом, а продуктивність гібридної моделі не поступається моделі з двигуном внутрішнього згоряння.

Ще один дизайн, який дозволяє використовувати гальмівну енергію суперструктури при повороті, реалізовані в екскаваторі Hitachi New Generation ZH200 (випущений в 2011 році). Ця модель використовує два гідравлічні двигуни (один електричний і один гідравлічний), конденсатор і моторний генератор.

У процесі гальмування обертової надбудови електроперетворювач працює як генератор, так і заряджає конденсатор, який потім працює електродвигун, що допомагає повернути гідравлічний двигун швидше. Як зазначено, двигун-генератор підключений до гідравлічних насосів і регулює кількість електричної енергії, що зберігається в конденсаторі, тобто двигун-генератор може одночасно заряджати конденсатор і допомогти двигун внутрішнього згоряння приводу гідравлічних насосів. Визначене вдосконалення паливної ефективності гібридної моделі до 20%.

Гібридний привід екскаватора Kobelco SK-80H-2 (в 2010 році, випущеному на японському ринку), відрізняється тим, що він поєднує елементи електричних і гідравлічних систем. Конструкція має генератор, який приводиться з ICE, генератор заряджає конденсатор і нікель-метал-гібридний акумулятор через поточний перетворювач. Скупчена енергія відправляється через зворотний струмовий перетворювач для живлення чотири електродвигуни. Три з них приводять гідравлічні насоси, підживляючи гідравлічні контури буму, ручки / пряжки і механізм руху. Четвертий електродвигун працює безпосередньо в механізмі обертання надбудови і, коли він функціонує як генератор (при гальмуванні обертової надбудови), заряджає конденсатор і акумулятор.

Крім того, конструкція Kobelco використовує пару електродвигуна / гідравлічного насоса, який веде стрілу через окрему схему гідравлічної системи, а при зниженні стріли кінетична енергія уповільнення руху буму використовується для подачі нафти з бортового контуру до гідравлічного насоса, який в цьому випадку працює в гідравлічному режимі. Гідропамп/мотор в свою чергу приводить електродвигун, підключений до нього, який тут працює генератор. Згенерований електричний струм (як і струм від електродвигуна обертання суперструктури) надходить в акумулятор і конденсатор. Як зазначено, в деяких випадках вся машина може працювати тільки з електрики – з двигуном вимкнено, в результаті знижується значна кількість палива і шуму, що особливо важливо при роботі в приміщеннях з щільним житлом.

Основною складовою паралельного гібридного приводу L220F Hybrid (2008) є інтегрований генератор стартера (ISG), розташований між ICE і трансмісією і пов'язаним з сучасним акумуляторним пакетом, що має багато разів потужність, порівняно з звичайним акумулятором.

До 40% робочого часу, двигун колісного навантажувача idling. Гібридний привід дозволяє вимкнути двигун внутрішнього згоряння, коли він не потрібен, і почати і дуже швидко виводити на робочі швидкості за допомогою стартера-генератора, який отримує енергію від акумулятора. Стартер-генератор додає до живлення ICE до 67 к.с. Заряд акумулятора після чого поповнюється регенеративним гальмуванням навантажувача. В порівнянні з класичними моделями, паливна ефективність гібридних вантажівок 10%.

Режимовий привід. John Deere 644K Гібридний генератор двигуна використовується для живлення одного електродвигуна через рідкий охолоджений струмовий перетворювач. На момент від електродвигуна передається в автоматичну передачу спрощеного дизайну (без гідравлічного трансформатора і зворотного передавання, тому що електродвигун може перевернути – обертати в зворотному напрямку) і звичайні осі. Автомобіль використовує гальмівне відновлення енергії, коли під час гальмування механічна передача обертається електродвигуном, який працює в режимі генератора, отримана енергія накопичується і може використовуватися двигуном-генератором «приводом гідравлічного обладнання і паливної економіки», як зазначено в документах компанії. Також використовується рідкий гальмівний резистор для накопичення відновленої енергії в конструкції. Компанія вже приймає замовлення для цих транспортних засобів.

В електричному гібридному приводі Eaton для комерційних вантажів, моторний генератор знаходиться між зчепленням і передаванням. При гальмуванні енергія відновлюється, інерція автомобільної маси обертає механічну частину передачі, а мотор-генератор працює в режимі генератора, енергія накопичується в літій-іонних акумуляторах. Система електронного контролю за допомогою накопиченої енергії для приводу моторогенератора, що працює в моторному режимі, що в свою чергу або збільшує крутний момент двигуна, або безпосередньо приводить вантажний автомобіль (на даний момент від початку від місця) без участі двигуна.

У всіх машинах описаних вище, привід відновлюється, накопичується і використовує гальмівну енергію, тому ми назвали їх класичними.

Електромеханічні гібридні конструкції У величезній кар'єрній машині досить багато часу використовуються дизельні електроприводи. Для розвитку приводів даного типу було передано новий імпульс.

Передні колісні навантажувачі LeTourneau використовують дизельно-електричний привід протягом десятиліть. Двигун приводить генератор, який перетворюється в постійний, використовуючи кремнієвий триодний тиристор і поставляється для живлення чотирьох електродвигунів на колесах. При гальмуванні цих величезних машин (обхідна вага мода LeTourneau-2350 досягає 266.6 тонн), звичайні гальма перетворюють кінетичну енергію нагрів через тертя. Однак моделі другого покоління запроваджено «Систему пропуляції гібридних технологій» з регенеративною гальмівною системою, яка перетворюється на 90% величезної кінетичної енергії в електричне струм через електродвигуни, які не мають щіток і використовують біполярний перетворювач з ізольованим відключенням і рідким охолодженням. Це дуже простий і надійний дизайн, практично без технічного обслуговування.

За словами виробника, регенеративна гальмівна система дозволяє зупинити автомобіль без використання звичайних гальм, тим самим підвищуючи їх ресурс. Затверджено, що гібридна система економить до 45% палива порівняно з попереднім поколінням. Опис про те, як використовується збережена енергія для корисної роботи. Він сказав, що колісні електродвигуни можуть обертати колеса назад і вперед, працювати в режимах двигуна і генератора, вони стають меншими, зберігаючи потужність, що дорівнює першому генеруванню електродвигунів.

У той же принципі будується привід кар'єрного одягу. Кіт 795F AC (2010): Двигун приводить генератор, а моторні колеса можуть працювати в режимі генератора і відновити гальмівну енергію.

Гібридні навантажувачі LeTourneau - це не новинка. Але дизельно-електричні приводні навантажувачі меншого розміру John Deere 944K та електромеханічний привідний бульдозер Cat D7E – конструкції повністю оригінальні та інноваційні.

Потужність привіду в vogue. John Deere 944K має дизайн, схожий на гібридні навантажувачі LeTourneau, тільки він використовує два генератори двигуна, які в свою чергу забезпечують живлення електроприводів чотирьох моторних коліс. Мода. 944K відновлює кінетичну машину для висівки енергії: електродвигуни коліс працюють в режимі генераторів. Після цього вона заявлена, «відновлена енергія повертається до колінного підйому ICE, допомагаючи ICE справляється з навантаженням і зменшенням споживання палива, а також дана енергія використовується в інших системах машин. й

В електромеханічному приводі Бульдозера Cat D7E, на відміну від класичного «гібридного» приводу, немає енергетичного відновлення. Підніміть кабіну 27-ton Cat D7E бульдозер (запущений у 2009 році) і відразу ж див. компоненти нехарактеризуйте трекеричних транспортних засобів, таких як генератор, який працює двигуном 235 к.с., струмовий перетворювач і пропульсна система замість звичайного гідравлічного трансформатора і автоматичного передачі. Генератор виробляє чергуючий струм з напругою 480 В, який потім перетворюється або в прямий струм або в періодично керований струм чергування, останній подається до живлення двох великих механічно підключених електродвигунів в двигуні, з яких дається звичайний диференціал з зубчастими зубними шестернями Caterpillar. Напруга постійного струму 340 В подається рідинним насосом і кондиціонером машини. Компанія цитує наступну фігуру: паливна ефективність гібридної моделі збільшує до 30% порівняно з машиною з стандартним приводом при однаковій потужності.

Гідравлічні гібриди Еатон гібрид Гідравлічний пусковий асист включає в себе звичайну вантажопідйомність, підключену через корпус передачі до гідравлічного насоса/мотора. При гальмуванні кінетична масова енергія автомобіля перетворюється в гідравлічну енергію, обертаючи гідравлічний насос/мотор, що працює в режимі насоса, який нагнітає гідравлічне масло в високопресивний акумулятор. В описі накопичується приблизно 70% наявної енергії. Гідравлічно збережена енергія (без допомоги двигуна внутрішнього згоряння) може бути використана для прискорення вантажівки до тих пір, поки акумулятор не знімається, тим самим зменшуючи витрати палива або може бути використаний для збільшення крутного моменту двигуна внутрішнього згоряння, щоб збільшити швидкість прискорення вантажівки.

У дизайні привідного пристрою Parker Run Wise 3-Gear System ICE використовується для приводу гідравлічного насоса/мотора, який спочатку заряджає гідравлічний акумулятор високого тиску. Після подачі акумулятора гідростатичні двигуни автомобіля. На «низькому етапі» гідростатичного приводу, відвантажувального навантажувача розростає швидкість до 40 км / год, а на «верхній» - до 70 км / год. ICE як частина гідростатичного приводу працює на швидкості трохи вище idling. На швидкості понад 70 км/год від ICE безпосередньо через механічну передачу. При відвантажувальних машинах часто зупиняється, насоси / гідравлічні двигуни працюють в режимі насоса, забезпечуючи відновлення гальмівної енергії і заряджання насоса.

У конструкції гібридного приводу 24-тонного колісного переднього навантажувача Cat 966K XE є компоненти механічної потужності (до гідравлічного трансформатора) і компоненти гідростатичного приводу гідродвигуна / насоса, два струми живлення підключені в планетарну коробку передач, яка забезпечує «максимальну ефективність передачі», як зазначена в документації Caterpillar. Зміна швидкості при передачі здійснюється безперервно. Здається, що активатор здатний відновлювати гальмівну енергію за допомогою гідравлічної частини електроприводу, ця енергія потім використовується для створення потоку в гідравлічній системі, нібито «в схемах робочого обладнання або приводу вентилятора системи охолодження, завдяки якій двигун (290 к.с.) працює при знижених оборотах». Економія палива до 25% порівняно з попередніми моделями. Дивний. 966KXE було запущено в першому кварталі 2013 року.

У секторі гірничодобувного обладнання Caterpillar розробляє гібридні диски для Кіт 6120H FS кваррі гідравлічний екскаватор і електричний екскаватор Cat 7495, в якому гальмівна енергія відновлюється при повороті суперструктури і зниженні буму.

Джой Глобал, власник LeTourneau, розробив дизельний екскаватор P&H 2650, в якому компанія каже, що гібридна технологія запозичена з переднього навантажувача LeTourneau. Видання

П.С. І пам'ятайте, що лише змінивши вашу свідомість – разом ми змінюємо світ!

Джерело: www.os1.ru/article/technology/2013_11_A_2013_11_18-17_15_37/