Mobil munkagépeken alkalmazott hidraulikus rendszerek II.

Szakcikkek - 2010-07-12 22:17:46 nyomtatás cikk nyomtatása



Előző cikkünkben bemutattuk az állandó szállítású szivattyúk szabályozását. A mostaniban pedig fényt derítünk a változtatható szállítású szivattyúk szabályozásának lehetőségeire, kitérve a load-sensing, valamint a zárt körfolyamatú rendszer szabályozására




Változtatható folyadékszállítású szivattyúk szabályozása

a.) Nyomásszabályozott szivattyú

Nyomásszabályozott szivattyúk esetén van egy előre beállított maximális nyomás, és amint a rendszerben levő nyomás eléri ezt az értéket, a szivattyú folyadékszállítása lecsökken (térfogatáram levágás). Ezáltal a nagy nyomású folyadék nem a nyomáshatárolón keresztül (a nagy súrlódás miatt nagy hőtermeléssel) kerül a tartályba, hanem egyszerűen ezt megelőzendő, be sem kerül a rendszerbe.

b.) Teljesítményszabályozott szivattyú

Teljesítményszabályozott szivattyúk esetén a mind a nyomás, mind a térfogatáram szabályozásra kerül, pusztán a szivattyú kimenő nyomásjele alapján. Ez úgy történik, hogy a szivattyú rugók ellenében dolgozik - a különböző merevségű rugók alakítják a karakterisztikát.



Itt tehát nem a térfogatáram „levágásáról” van szó, mint az előző esetben, hanem a térfogat folyamatos szabályozásáról. Minél nagyobb a terhelés (és így a nyomás), annál kevesebb folyadék kerül a rendszerbe, és fordítva. Ez akkor lehet előnyös, ha változó terhelés mellett nincs meghatározott sebesség. A rugók által kialakított határoló görbe jól közelíti a motor P=M*n teljesítményhiperboláját.



Léteznek olyan rendszerek is, ahol több több szivattyú működtetését kell egyszerre szabályozni, ún. összteljesítmény szabályozással. Ezeknél nyomásösszegző szelepekkel igen nagy nyomások (800 bar) létrehozására is lehetőség van, állandó teljesítmény mellett. Általában úgy alakítják ki, hogy kapcsolható legyen - ez azért előnyös, mert pl. szakítóerő kifejtésénél nagy nyomásra van szükség, míg pl. haladáshoz elegendő a kisebb nyomásszint is.



c.) Load-sensing rendszer változtatható szállítású szivattyúval

A load sensing rendszer előnyeit változtatható szállítású szivattyúval lehet a legjobban kihasználni. Ekkor ugyanis nem csak a szivattyú nyomása, hanem a ténylegesen fellépő terhelő nyomás is bemenő paraméter a szivattyú állítására. Előnye a rendszernek, hogy nincs feleslegesen szállított folyadékmennyiség, ami különböző szelepeken a tartályba kerülne, ugyanis a megkívántnál több folyadék nem jut a rendszerbe. Ennek eredményeként minimális a veszteség, nem melegszik a hidraulikaolaj.

Load-sensing esetén tehát tulajdonképpen nem térfogatáramot vagy nyomást szabályozunk, hanem a rendszerbe bevitt összenergiát. Ez a bevitt energia pedig megegyezik a külső terhelés és a beállított munkasebesség által meghatározott energiával.

Load-sensing rendszereknél - az állandó szállítású szivattyúval működő load-sensing rendszerekkel analóg módon - itt is igaz az, hogy több fogyasztó egyidejű táplálása esetén a legnagyobb terhelésű fogyasztó nyomásigényéhez igazodik a szivattyú nyomása, nem úgy, mint más, többfogyasztós rendszerek esetén.



A terhelésérzékeny rendszerek alapgondolata az, hogy egy előre beállított sebességet tartanak, függetlenül a terhelés nagyságától. A szivattyú szabályozásában azonban nem csak a szivattyú nyomóágában levő nyomás, hanem a terhelő nyomás is részt vesz, így jobb hatásfok érhető el, mint teljesítményszabályozott szivattyúknál, mivel ott az útváltók, fojtások által generált nyomásesést „nem veszi figyelembe” a rendszer.

A szivattyút két szelep szabályozza: a nyomáskülönbség összehasonlító szelep és a nyomás levágó szelep. Előbbi működése a következő: ha egy beállított útváltó állásnál a terhelés lecsökken, a teher meglódulna, ekkor vissza kell venni a szivattyú szállítását, mégpedig úgy, hogy a nyomáscsökkentő szelepen az előre beállított nyomáskülönbség (20-30 bar) realizálódik a szivattyúból kijövő és a terhelő nyomás között. Ezáltal a munkasebesség állandó marad, a szivattyú nyomóágában levő nyomás azonban lecsökken a megkívánt szintnél csak a szabályozási nyomással magasabb szintre. (Növekvő terhelésnél ennek a fordítottja zajlik le, vagyis növekszik a szivattyú nyomóágában levő nyomás) Ezáltal a rendszer energiamérlege igen kedvező lesz, hisz veszteséget csak a szabályozásra fordított teljesítmény jelent.



A nyomás levágó szelep szerepe, hogy amikor a szivattyú a maximális nyomást állítja elő, a szállítást visszaállítja a minimális szintre („levágja”). Ez például akkor következik be, ha a dugattyú kitolása után erőt kell kifejteni. A nyomás növekedésével az előbbiek szerint a szivattyúnak egyre több olajat kellene szállítania: a dugattyú véghelyzetének elérésekor az áramlás megáll, a nyomáskülönbség megszűnik, a rugó eltolja a tolattyút a növekvő szállítás felé. Azonban sem a nyomás, sem a térfogatáram nem növelhető a végtelenségig: a beállított maximális nyomás elérésekor a tolattyú nyit, megkerüli az áramlásszabályozó szelepet, és a nyomást fojtás nélkül engedi rá a ferde tárcsát állító, nagyobb felületű dugattyúra is, aminek eredményeképp a szivattyú szállítása lecsökken - vagyis a levágó szelep felülbírálja a load-sensing szabályozását.

Ez egyben azt is jelenti, hogy nincs szükség túlterhelés elleni védelemnél nyomáshatároló szelepre, vagyis itt is energia-megtakarítás történik, hiszen a felesleges térfogatáram nem kerül be a rendszerbe, nem melegszik a nyomáshatárolón keresztül távozó olaj.

A load-sensing rendszerek hátrányaként említhető, hogy a terhelésérzékelés napjainkban csak 20-30 bar nyomáskülönbséggel lehetséges (ennyi a szivattyú nyomóágában levő és a terhelési nyomás különbsége). A fejlesztés további fejezeteként ezt az értéket 8-10 barra akarják levinni, azonban ennek technikai kivitelezése ma még nem megoldott, így kisebb nyomásszinteken a szabályozási veszteség aránylag nagynak mondható, azonban még így is kedvezőbb, mint más esetekben.

Hátrányként említhető még, hogy ha több fogyasztó táplálása esetén nem elegendő a szivattyú által szállított folyadékmennyiség, akkor az egyik munkavégző eszközt jobban táplálja, míg a többit „éhezni” hagyja. (Ez azonban kiküszöbölhető az ún. LUDV vezérlési módszerrel - lásd később). További negatív tulajdonsága, hogy aránylag bonyolult, és drágább, azonban hosszabb távon a kedvezőbb energiafelhasználás miatt ez is megtérül.

Érdekességként említhető meg, hogy olyan kutatások is zajlanak, hogy a szivattyú folyadékszállítását nem hagyományos módon, vagyis változtatható szögű ferdetárcsával stb. oldják meg, hanem a meghajtó aszinkronmotor fordulatszámát változtatják különböző elektronikus bejövő jelek alapján frekvenciaváltóval. Ez szélesebb körű elektronikus szabályozásra adhat lehetőséget, azonban természetesen csak elektromos meghajtású rendszereknél lehet erről szó. Maga az ötlet azonban, hogy elektronikus jelek alapján szabályozzuk a meghajtó motort, mindenképp érdekes.

d.) Zárt körfolyamatú hajtások

A hidraulikus kapcsolások fejlődésének egyik ága a zárt körfolyamatú rendszerek, melyek a változtatható folyadékszállítású szivattyúk megjelenésével együtt jelentek meg. Zárt körfolyamatnak azt nevezzük, ha a fogyasztótól visszaáramló folyadékot közvetlenül újra a szivattyúhoz vezetjük. Előnyeként említhető, hogy nincs szükség útváltó szelepekre, ebből adódóan nincsenek az útváltón veszteségek, nagyobb a szivattyú kritikus fordulatszáma, mivel „előfeszített”, jobb élettartam és szűrési viszony, a könnyű szabályozhatóság, valamint nincs kavitációveszély.

Hátrányai a költségesség (plusz feltöltőszivattyú a résolaj pótlásához), öblítőszelepekről, hűtőről mindenképp gondoskodni kell, mivel a rendszerben kevesebb olaj kering, valamint, hogy egy szivattyúról csak egy fogyasztó működhet, és az is csak hidromotor lehet (bár egyes speciális esetekben, pl. betonszivattyúk munkahengereit is zárt körbe csatolják, ekkor azonban a löket végén a szivattyú térfogatáramának irányát fordítják meg.)



Az ábrán piros vonal jelzi a magas nyomású ágat, kék vonal az alacsony nyomásút, míg a szaggatott zöld vonal a résolaj útját mutatja. Zárt körfolyamatú hajtásokat - a fent említett betonszivattyúk mellett - úthengerekben, finiserekben használnak, ezen kívül kotrógépek felsővázának forgatására, kompakt rakodók hajtására, valamint emelőműveknél alkalmazzák.

Bubenkó Miklós tanulmánya alapján
Konzulens: Dr. Balpataki Antal


A Szakcikkek rovat további cikkei:

Útrehabilitáció hidegmaró alkalmazásával IV.
Építőgépeken alkalmazott újszerű vezérlési módok XI.
Útrehabilitáció hidegmaró alkalmazásával III.
Földmunkagépek minőségi vizsgálata I.
Építőgépeken alkalmazott újszerű vezérlési módok X.



A gépnet.hu legfrissebb hírei:

Az SSAB öt új termékcsaládot vezet be az egyedi ügyféligények kielégítésére
Strenx acél: magasság határok nélkül
Melior Laser: beszállítói pozíció új iparágakban
Laser Plus: acél, ami tökéletes simaságot garantál
Ruukki Laser Plus – tökéletes sima felület a lézervágás után



Legolvasottabb a gépneten:

BOSCH DLE 50 digitális lézeres távolságmérő TESZT!
Prémium termékek és szolgáltatások prémium vevőknek
Új anyagtípus: bórral ötvözött acél
„Az év gépe 2010” választás nyertesei
Geotermikus hőerőmű Iklódbördöcén