🗊Презентация Гидравлические системы открытого контура с закрытым центром и управлением по нагрузке

Гидравлические системы открытого контура с закрытым центром и управлением по нагрузке (Load Sensing system)

Определение: В системах с управлением по нагрузке (LS) насос подает в систему ровно столько масла (поток и давление), сколько требуется в данный момент исполнительным органам

Достоинства систем с управлением по нагрузке: Позволяют оператору производить движения очень точно и безопасно, (с точки зрения техники безопасности и возможных инциденов) поскольку движения всех органов плавные и не зависят друг от друга по сравнению с системой с дроссельным управлением. Влияние вязкости жидкости, различного давления или колебания скорости вращения вала приводного двигателя насоса – компенсируются врожденными свойствами системы и скорость рабочих органов не зависит от этих факторов. Низкие потери энергии и меньший расход топлива приводного двигателя, большая экономичность Меньший нагрев от дросселирования и соответственно меньшее окисление и больший срок службы рабочей гидрожидкости.

Почему выгодно использовать LS? Пример 1 У насоса нет регулировки по объему и давлению Неиспользуемый поток сливается в бак = потери энергии Неиспользуемое давление = потери энергии

Пример 2 Пример 2 Насос переменного объема с регулировкой по давлению Неиспользуемое давление = потери энергии

Почему выгодно использовать LS? Пример 3 Насос переменной производительности с управлением LS Потери только от Δp, разницей между давлением насоса и давлением, используемым в системе (=LS pressure)

SUMMARY: Потери энергии на разных режимах в разных системах

LS и несколько исполнительных органов

Потери мощности – несколько ИО Если только один ИО задействован, потерянная мощность (красный цвет) будет равна произведению текущего значения потока и Δp Если задействованы два ИО, потери мощности возрастают и будут больше для второго ИО, того, у которого меньше потребность в давлении и/или потоке. Чем ближе будут значения давления/расхода при одновременной работе нескольких ИО, тем меньше будут общие потери энергии в системе.

Как это работает?

1. Ситуация “Stand-By” давление ожидания

2. Рабочий ход

3. Достигнуто Макс давление в системе

ΔP В системах LS давление на насосе всегда больше на значение ΔP, чем давление, требуемое для исполнительного органа Обычно в машинах значение ΔP порядка 1,5-2,5 MПa Например: если давление LS =15 MПa, давление на насосе будет 16,5 - 17,5 MПa Если не будет ΔP, сигнал LS должен будет быть выше чем давление от насоса, что необходимо, чтобы заставить насос создавать ещё больший поток (давление)  а это не возможно… Вот почему, чем меньше значение ΔP – тем меньше поток от насоса (медленнее машина) и наоборот При ΔP  “0” - движение ИО полностью прекращается...

Управление расходом: Поток от насоса – зависит только от величины открытия проходного сечения золотника – “S”(“A”), т.к. величина ΔP – постоянна.

Принцип LS Давление в линии LS – это давление после падения на дросселе (проходное сечение золотника секции распределителя в зависимости от степени открытия) LS-золотник в регуляторе всегда поддерживает давление на выходе от насоса на 2,5 MПa (ΔP или ~= усилие натяжения пружины) выше чем в линии LS

Ограничение MAX давления – 1 (LS) Ограничивает давление, непосредственно воздействуя давлением из линии нагнетания насоса на золотник регулятора –ограничителя давления В данном примере - 24 MПa

Ограничение MAX давления -2 (LUDV) Ограничивает давление в линии LS При максимальном давлении насоса 28 MПa, давление срабатывания клапана на линии LS будет 25,5 MПa

Различают 5 основных видов LS систем: LS “без компенсаторов” в секциях распределителя. Пример: погрузчики LS “с компенсаторами ПЕРЕД золотником” для каждой подключенной секции распределителя. Пример: 3-я/4-я функция погрузчиков.

LS “с компенсаторами ПОСЛЕ золотника” для каждой подключенной секции распределителя. LS “с компенсаторами ПОСЛЕ золотника” для каждой подключенной секции распределителя. Данный вид систем имеет практическое преимущество перед простой системой LS в гидросистемах машин, для которых важно сохранение синхронности движений при изменении их скорости. Примером может служить гидросистема экскаватора. (Как правило фирмы-производители имеют свои собственные названия/торговые марки для таких систем: “Flowsharing” – Parker Hannifin Hydraulics, “LSC” – Linde AG, “LUDV” – Bosch-Rexroth AG, но общепринятым считается термин - “FLOWSHARING”) LS с комбинацией компенсаторов “ПЕРЕД” и “ПОСЛЕ” - где “ПЕРЕД” находится в приоритете к другим функциям. Пример: рулевое управление погрузчика и погрузчика-экскаватора

Простая LS система – погрузчики Volvo:

Простая LS система (погрузчик): - неконтролируемая неравномерность движения при одновременном движении двух ИО с различной нагрузкой – ИО с меньшей нагрузкой и необходимым давлением будет двигаться быстрее. - при одновременном опускании стрелы (отсутствие нагрузки/давления в линии LS) и необходимости опрокидывания полного ковша «на себя» - требуется принудительное, искусственное создание нагрузки для движения «опускание стрелы» с тем, чтобы создать противо-давление для насоса и поддержания заданного ΔP – в противном случае движение останавливается:

С компенсаторами потока и давления “ПЕРЕД золотником”

(VOAC L90LS)

С компенсаторами “ПОСЛЕ золотника” – (“Flowsharing”)

С компенсаторами “ПОСЛЕ золотника” – (“Flowsharing”) Перепад давления ∆р (прибл. 20 бар), заданный регулятором «давление/поток» на насосе, используется в качестве перепада давления, управляющего системой. Насос обеспечивает подачу пропорционально сечениям переменных дросселей А1 и А2. Перепады давления на переменных дросселях (∆р1 и ∆р2) равны между собой, т.к. управляющее давление всех компенсаторов одно и тоже. Если подачи насоса недостаточно, чтобы «заполнить» сечения регулируемых дросселей для работы всех потребителей, то величина ∆р1 и ∆р2 снижается. Благодаря самому большому оповестительному сигналу о давлении нагрузки на все компенсаторы давления распределение расхода происходит независимо от давления нагрузки пропорционально положениям золотников. Пропорциональное деление подачи насоса для двух потребителей показано на примере cправа: Если работает один потребитель с номинальным расходом Q=80 л/мин., то регулируемый насос обеспечивает ему требуемый поток. Если начинает работать второй потребитель с Q=50 л/мин., то максимальная подача насоса Q=100 л/мин. распределяется в соотношении 100/130=0,77 между двумя потребителями.

Ограничение МАКС давления в SX- на линии LS! - нельзя использовать компенсатор на насосе (золотник ”DR”)  потеря - ΔP - давление первичного предохранительного клапана в основной магистрали насоса не должно быть ниже МАКС давления в линии LS  потеря - ΔP

Основные отличия SX от обычных LS

LSC - Linde Synchron Control (разновидность, где: технически компенсатор “ПЕРЕД”, но работает как “ПОСЛЕ” золотника)

Linde Synchron Control

Linde Synchron Control

ВАРИАНТЫ ОГРАНИЧЕНИЯ МОЩНОСТИ РАБОЧЕГО НАСОСА В СИСТЕМАХ С УПРАВЛЕНИЕМ ПО НАГРУЗКЕ И ТИПЫ РЕГУЛЯТОРОВ

1. Регулятор только по макс давлению (- погрузчики, сочлененные самосвалы) В дополнение к функции регулировки потока насоса с управлением по нагрузке LS, регулятор также имеет функцию предохранительную - ограничения максимального давления в системе LP. Когда давление в системе доходит до величины заданной на регуляторе LP он срабатывает и, “перехватывая” приоритет сигнала от регулятора LS, отклоняет шайбу насоса назад в положение минимального объема, продолжая однако, поддерживать в системе это максимальное давление, но при почти нулевом потоке. Насос будет находиться в этом положении до тех пор, пока нагрузка/ давление в системе не упадет ниже установленного значения, после чего шайба начнет снова отклоняться в сторону увеличения объема и восстановиться нормальный процесс регулировки по LS регулятору. (См. анимацию на предыдущих слайдах данной презентации)

1.2 Простое ограничение мощности при малых оборотах двигателя (WLO F-series)

2. Регулятор мощности с характеристикой приближенной к гиперболе (- BL71, Compact EC) В дополнение к функции регулировки потока насоса с управлением по нагрузке LS, регулятор также имеет функцию ограничения мощности с упрощенной линейной характеристикой приближенной к идеальной. В режимах ниже данной кривой, насос работает как обычный насос LS. Если мощность требуемая системой с учетом давления и потока превышает установленные кривой значения, управление регулятора LS перехватывается регулятором мощности и шайба насоса начинает уменьшать рабочий объем балансируя на гране заданной кривой мощности. Как только давление в системе падает, восстанавливается нормальный процесс регулировки по LS регулятору. Для данного регулятора характерно наличие механизма обратной связи/положения шайбы насоса, который воздействует на пружины регулятора мощности и позволяет насосу в положении меньшего объема развивать большее давление до начала процесса регулировки (т.е. следовать графику выше). Через внешний подвод контрольного давления Pz возможно управление уменьшением предельной мощности. Например: в зависимости от режимов приводного двигателя (Power shift или Mode switching)

Регулятор мощности насоса A 10 V(S)O DFLR

3. Регулятор с идеальной гиперболической характеристикой (- не используется в VCE) Управление насосом с ограничением мощности используется для оптимизации использования мощности привода в системах где его полная мощность не может быть использована во всех режимах гидравлики. За счет идеальной гиперболической характеристики данного типа регулятора, мощность приводного двигателя может быть утилизирована оптимально или насос может работать с каким-либо приводом с фиксированным значением мощности. Заданную механически пружиной регулятора (Z1) характеристику мощности, можно изменить как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, посредством внешнего подвода контрольного давления (Z2). (Power shift или Mode switching)

4.1. Регулятор с электронным управлением величиной ΔР (- колесные экскаваторы) В дополнение к функции регулировки потока насоса с управлением по нагрузке LS, регулятор также имеет электронно управляемый пропорциональный клапан, исполняющий одновременно функции ограничения мощности и “сдвига” ее предельного уровня в зависимости от режимов работы приводного двигателя (Power shift или Mode switching) В случае возникновения необходимости в снижении мощности, пропорциональный клапан генерирует контрольное давление, действующее на золотник регулятора со стороны противоположной LS и превосходя его подает давление в управляющий поршень насоса для отклонения шайбы в сторону уменьшения подачи масла и нагрузки.

Данный метод управления производительностью насоса основывается на том факте, что: равно как при постоянном значении ΔР поддерживаемом насосом через дроссель (основной принцип LS-системы) расход будет зависеть только от величины проходного сечения “А” , так и при постоянном сечении дросселя поток будет меняться в зависимости от величины ΔР. См. график вверху справа. Данный метод управления производительностью насоса основывается на том факте, что: равно как при постоянном значении ΔР поддерживаемом насосом через дроссель (основной принцип LS-системы) расход будет зависеть только от величины проходного сечения “А” , так и при постоянном сечении дросселя поток будет меняться в зависимости от величины ΔР. См. график вверху справа. В свою очередь, зависимость величины ΔР от силы тока (mA) подаваемого на пропорциональный клапан регулятора (приведена слева) будет своя для каждой базовой первоначальной настройки пружины регулятора и изменяется прямолинейно и обратно-пропорционально силе тока, что позволяет сохранять полную производительность насоса даже в случае отказа электроники.

4.3. Регулятор с электронным управлением величиной ΔР (- колесные экскаваторы) “Переключение режимов мощности” (Power shift или Mode switching) – в зависимости от заданных режимов работы механизма на пропорциональный клапан контроллер подаёт пропорционально или ступенчато фиксированные значения тока генерирующего управляющее давление для снижения суммирующего ΔР на регуляторе, что равнозначно симуляции падения ΔР на дросселе распределителя и насос уменьшает подачу потока. Таким образом можно управлять подачей насоса оставляя при этом неизменным проходное сечение дросселя, что в определенных случаях имеет важное практическое применение. (На колесных экскаваторах Volvo применяется в режиме гидравлики - “C” (Customer Mode) “Ограничение по мощности” – (Power limit regulation) - Любое падение оборотов приводного двигателя от нагрузки контроллер чувствует через датчик оборотов и начинает снижать поток от насоса посредством понижения величины ΔР, с тем, чтобы потребляемая мощность насоса никогда не превышала мощность двигателя. Так как объем уменьшения потока одинаков для всех исполнительных органов, то отношение пропорции для функции распределения потоков в системах “Flow sharing” также остаётся неизменной. В принципе, величина ΔР на регуляторе насоса может быть понижена почти до “нуля”, а соответственно и поток от насоса можно ожидать таким же…

4.4. Регулятор с электронным управлением величиной ΔР (- колесные экскаваторы)