Гибридные экскаваторы - Гибридные экскаваторы

Еще в 2009 г. компания Caterpillar приняла решение о разработке концептуальных образцов с гибридными приводами двух типов. Оба привода должны были рекуперировать энергию, которая в обычных экскаваторах рассеивается, - энергию торможения вращающейся надстройки. Одна гибридная конструкция создавалась на основе электрического оборудования, другая - на базе гидравлических узлов.

В обычном экскаваторе, когда оператор отпускает рычаг включения механизма поворота надстройки и вращение надстройки начинает замедляться, надстройка продолжает поворачиваться по инерции и вращать гидромотор поворота, заставляя его работать в режиме насоса. Создается поток масла, который не имеет выхода, под действием давления в контуре открывается перепускной клапан, и масло сливается в гидробак. В контуре гидросистемы создается сопротивление, под действием которого гидромотор поворота постепенно останавливается, часть кинетической энергии вращения превращается в тепло и рассеивается.

Эта теряющаяся энергия может быть аккумулирована и превращена в полезную работу с помощью системы рекуперации энергии торможения. В системе, построенной на основе электрооборудования, обычно используется электродвигатель поворота, который при торможении надстройки начинает работать в режиме генератора и заряжает аккумуляторную батарею или конденсатор. Аккумулированная таким образом энергия затем используется для ускорения вращения надстройки или для помощи двигателю внутреннего сгорания (ДВС) в приводе главных гидронасосов.

В системе, построенной на основе гидравлического оборудования, поток масла, который создается гидромотором поворота (работающим во время торможения поворачивающейся надстройки в режиме насоса), аккумулируется в гидроаккумуляторе высокого давления, содержащем азот (а не открывает перепускной клапан). Из аккумулятора поток масла может направляться на привод гидромотора поворота надстройки для увеличения скорости поворота.

"Сердцем" гидравлической рекуперирующей энергию торможения системы мод. 336Е Н является "Клапан рекуперации энергии торможения поворота" SERV, который работает как электронный контролер количества масла, проходящего между гидромотором поворота надстройки и гидроаккумулятором, и в то же время координирует величину потока масла от гидронасоса. Расход потока, протекающего через SERV, зависит от режима работы машины и составляет порядка 200-300 л/мин.

Системы рекуперации обоих типов уменьшают нагрузку на основной гидронасос, что в свою очередь снижает нагрузку на ДВС и обеспечивает существенную экономию топлива.

После серии исследований специалисты Caterpillar сделали заключение: выгоднее использовать систему на основе гидравлических узлов: гидравлическое оборудование, рекурперирующее, аккумулирующее и повторно использующее энергию, минимально увеличивает стоимость машины (около 9% по сравнению со стоимостью мод. 336Е). К тому же гидравлическая система менее сложна и более надежна по сравнению с электрической. Поскольку гидросистема позволяет рекуперировать доступную энергию с 90%-ным к. п. д., она предоставляет большие возможности для экономии топлива (у мод. 336Е Н расход в среднем меньше на 25% по сравнению с мод. 336Е), и таким образом вложения в гибридный привод окупятся быстрее. Гибридный экскаватор на 98% состоит из тех же деталей, что и серийная машина.

Одной из последних перспективных разработок компании Caterpillar является гидравлический экскаватор Cat 336E H с гибридным приводом. Модель впервые была представлена еще в октябре 2012 г, а в этом году стала доступна для покупателей.

Основной особенностью экскаватора Cat 336E H является гибридная гидравлическая система, обеспечивающая экономию топлива посредством улавливания и повторного использования энергии. Достигаемая в результате этого топливная эффективность на 50% превышает аналогичный показатель модели 336D. Среди преимуществ, которые дает эта система, - снижение расходов на топливо, снижение токсичности выхлопных газов и сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу. Как утверждает производитель, все это достигается без ущерба для производительности, надежности, прочности и удобства эксплуатации в самых разных условиях.

Caterpillar строит планы по дальнейшему расширению модельного ряда гибридных экскаваторов. На очереди еще две модели - 336F H и 336D H.

Как и 336E H, модели 336F H и 336D H оснащены гибридным электронным программируемым насосом Cat (ESP). Модель 336F H будет оснащаться двигателем Cat C9.3 ACERT™, соответствующим требованиям стандартов на выбросы загрязняющих веществ Tier 4 Final/Stage IV. На экскаваторе 336D H будет устанавливаться двигатель Cat C9 ACERT, предназначенный для эксплуатации в странах, не применяющих стандарты на выбросы загрязняющих веществ Tier 4 Final/Stage IV.

Похожие статьи




Гибридные экскаваторы - Гибридные экскаваторы

Предыдущая | Следующая