Гибридная система в экскаваторах

Гибридная система в экскаваторах

Экскаватор обычно ассоциируется с машиной, которая производит много шума и выбросов выхлопных газов. Объем работы требует дизельного двигателя, что создает высокие экономические издержки и загрязняет окружающую среду за счет выбросов углекислого газа.

Однако использование современных технологий позволяет использовать новое поколение экскаваторов, которые сочетают в себе удобство использования и заботу об окружающей среде. Это гибридные системы. Гибридная система представляет собой комбинацию двух типов привода, используемых для перемещения одного устройства.

Обратите внимание

Наиболее распространенным в данном случае является сочетание электрического и двигателя внутреннего сгорания, которые могут работать одновременно или поочередно. Арендовать спецтехнику в Москве и Московской области возможно на сайте компании «AGR-Спецтехника» транспортрент ру на выгодных условиях.

Преимущество такого решения заключается в, по сравнению с традиционными типами двигателей, снижении расхода топлива, вредных выбросов и шума.

Решение мирового класса

Гибридная система все чаще используется в серийных автомобилях. Однако полностью инновационное решение позволяет внедрение этой технологии для производства строительной техники. На сегодня, гусеничный экскаватор является чрезвычайно технологически передовой строительной машиной, которая позволяет оптимизировать производительность и снижать эксплуатационные расходы.

В экскаваторе гибридная система используется на основе электрического двигателя, который также функционирует в качестве генератора и конвертера торможения тела машины.

Используемую в таких экскаваторах технологию можно сравнить с решениями, применяемыми в известной системе KERS.

Конечно, работа над двумя проектами проходила независимо друг от друга и конструкции двигателей значительно отличаются, но это точно показывает концептуальные основы вычислительной мощности.

Система рекуперации кинетической энергии представляет собой систему рекуперативного торможения, в которой кинетическая энергия, вырабатываемая в процессе торможения, восстанавливается и может быть использована повторно при эксплуатации транспортного средства. В обычных двигателях кинетическая энергия превращается в бесполезное тепло.

Установка этой системы в автомобилях значительно улучшила их эффективность и производительность. Гоночные автомобили, оснащенные KERS, гораздо быстрее, чем машины без инновационной системы.

В экскаваторах с гибридными двигателями энергия, производимая при вращении тела с ложкой, извлекается с помощью электрического механизма вращения генератора и передается на конденсатор.

Важно

Этим способом сохраненная энергия снова используется главным электрогенератором для оказания помощи двигателю внутреннего сгорания во время движения экскаватора. Хранение и повторное потребление энергии, конечно, снижает расход топлива.

Нашли ошибку? Выделите текст мышью и нажмите Ctrl+EnterВ настоящее время генераторы, функционирующие на дизельном топливе, стоят практически на первом месте по популярности среди источников электрическоЧто такое воздушная система охлаждения автомобильного мотораВоздушная система охлаждения двигателя автомобильных и тракторных моторов состВ эпоху технологического развития автомобильная промышленность не отстает.Риски материальных потерь, с которыми в процессе своей работы сталкиваются представители сферы грузоперевозок, довольно многочисленны, но простейшиMazda на автосалоне в Нью-Йорке в 2018 году продемонстрировала концепцию Kai.Под капитальным ремонтом двигателя в настоящее время, как правило, подразумевается полная замена узлов на новые или восстановление главных элементоМеждународная нефтегазовая компания Total объявила о доступности на российском рынке нового топливосберегающего моторного масла вязкостью 5W-20.Показать еще

Источник: http://vsepoedem.com/story/gibridnaya-sistema-v-ekskavatorah

Гибридные экскаваторы. Каким технологиям отдают предпочтение производители?

Читайте

Самый большой экскаватор в мире

Применительно к современному рынку землеройной техники термин “гибрид” означает, что помимо дизельного двигателя экскаватор оснащается комплектом устройств, способных преобразовывать энергию, полученную при выполнении рабочих операций.

В течение смены экскаватор в каждом цикле повторяет одни и те же действия (осуществляется поворот надстройки, подъем и опускание стрелы и т.д.), а это означает, что процессы разгона и торможения многократно повторяются.

Это дает широкие возможности для рекуперации энергии, которая или аккумулируется, или немедленно используется.

Какие варианты существуют?

Источник фото: istk.ruГибридный экскаватор Komatsu третьего поколения HB3650LC-3

Решения, которые активно применяются на рынке автотранспорта, не совсем подходят для сегмента землеройной техники.

Так, при разработке гибридных автомобилей используют равноправное объединение ДВС и электродвигателя (в результате получают так называемые “полные гибриды”).

В случае со строительной техникой ДВС остается главным силовым агрегатом, а электродвигатель играет вспомогательную роль.

“Неполные гибриды” также существуют в нескольких вариантах.

Размещение ДВС и электродвигателя может быть параллельным (в этом случае они работают одновременно, дополняя друг друга) или последовательным (механическая энергия ДВС преобразуется в электрическую энергию генератора, после чего снова переходит в механическую). При производстве экскаваторов предпочтение отдается первому способу, “последовательные гибриды” встречаются в сегменте бульдозеров и погрузчиков.

Если сравнивать экскаваторы и, например, фронтальные погрузчики, то здесь можно найти и другое значительное отличие: в первом случае в основном используется энергия, вырабатываемая при повороте платформы машины, во втором – аккумулируемая при торможении машины.

Как это работает?

Несмотря на схожесть основных принципов, каждый из производителей гибридных экскаваторов ведет собственные разработки, результаты которых могут значительно отличаться.

Так, если в технике Komatsu энергия механического движения (если быть более точным, то инерции движения) используется для приведения в действие электродвигателя поворота, то компания Caterpillar не стала отказываться от классического гидромотора.

Но в любом случае за оптимальным распределением и направлением потоков энергии следит электронная система управления.

Komatsu: будущее за электромоторами

Источник фото: komatsu.euГибридный экскаватор Komatsu второго поколения HB215LC-2

Компания Komatsu, которая представила свою первую разработку в сфере гибридных технологий в 2008 году, успела выпустить уже несколько поколений инновационных экскаваторов.

Объединяет их то, что гидромотор поворота, который используется для вращения надстройки в стандартных моделях, в гибридных заменен на электромотор.

В число “гибридных компонентов” также входят мотор-генератор (способен работать в режимах генератора или электродвигателя, расположен между дизелем и гидронасосом привода рабочего оборудования), инвертор (его задача – преобразовывать переменный ток в постоянный) и конденсатор.

Совет

Кратко опишем механизм работы “гибрида”. После отключения мотора поворота, его вращение продолжается под действием инерции поворачивающейся надстройки. Получаемая генератором энергия через инвертор поступает в аккумулирующий конденсатор, после чего используется для двух целей.

Во-первых, она может направляться обратно в электромотор поворота для придания ускорения надстройке.

Во-вторых, с ее помощью увеличивают мощность двигателя (мотор-генератор, соединенный с ДВС, начинает работать как электромотор), также становится возможным быстрее набирать требуемые обороты и снижать нагрузку на дизель за счет вспомогательного питания гидронасосов.

К сказанному можно добавить, что на гибридных экскаваторах Komatsu устанавливаются дизельные двигатели меньшего типоразмера, чем на стандартных машинах: требуемым уровнем мощности машину совместно обеспечивают дизель и электродвигатель. Также стоит отметить, что такие компоненты, как шасси, гидросистема, рабочее оборудование, аналогичны тем, что используются в обычных моделях.

Caterpillar: гидромотор – надежная классика

Источник фото: cat.comПервый гибридный экскаватор Caterpillar – модель 336E H

Поиски оптимального решения американские конструкторы начали в 2009 г., и в итоге было решено остановиться на технологии, отличной от той, что применяет Komatsu. На данный момент компания Caterpillar использует гидравлический способ аккумулирования кинетической энергии.

Специалисты руководствовались несколькими соображениями: доработка гидравлического оборудования не так значительно увеличивает стоимость техники, к тому же можно избежать излишнего, по мнению производителя, усложнения конструкции.

Также отмечается, что в число дополнительных затрат добавляется лишь обслуживание гидроаккумулятора (периодичность ТО такая же, как у гидроцилиндров стрелы).

Премьера первого гибридного экскаватора Caterpillar состоялась в 2013 г. Гидромотор поворота, который был сохранен в конструкции машин, получает питание от гидронасоса.

Когда оператор отпускает рычаг, ответственный за включение функции поворота, и питание перестает поступать в гидромотор, вращение надстройки замедляется, но еще некоторое время она движется по инерции. Одновременно продолжается вращение гидромотора, который в это время начинает работать в режиме насоса.

До этого момента перечисленные процессы аналогичны тем, что происходят в стандартных экскаваторах.

Но далее есть существенное отличие: обычно поток масла останавливается в выключенном гидронасосе системы, и в результате создаваемого сопротивления гидромотор останавливается, а получаемая кинетическая энергия превращается в тепло и рассеивается. В случае же с гибридными экскаваторами поток масла направляется через специальный клапан SERV на зарядку азотного аккумулятора, а затем – на привод гидромотора поворота.

Источник фото: cat.comРазработка 2015 года – гибридный экскаватор 336F L/LN XE

Обратите внимание

В состав “начинки” экскаваторов Caterpillar входит также гибридный электронный программируемый насос ESP и система адаптивного управления ACS.

К их функциям относится обеспечение плавного перехода энергии между двигателем и аккумулятором, а также управление мощностью дизеля.

Благодаря установке главного гидронасоса большего типоразмера и, соответственно, увеличению гидропотока, стала возможной более эффективная работа двигателя на низких оборотах.

Смотрите

Все объявления о продаже гусеничных экскаваторов

Другие производители

Свои разработки в данной сфере ведут такие компании, как Hitachi, Volvo и Kobelco. Особенности моделей каждого из производителей описывать не будем, в качестве примера других технологий приведем лишь экскаваторы Hitachi.

В данном случае используются сразу два мотора поворота: гидравлический и электрический. Первый отвечает за вращение надстройки, второй выступает в качестве генератора и впоследствии играет роль “помощника” для гидромотора.

Источник фото: hitachicm.euПоследняя разработка Hitachi – гибридный экскаватор ZH210-6

В завершение отметим, что помимо экономии топлива, гибридные технологии уменьшают вредное воздействие на атмосферу и уменьшают уровень шума. И чем больше и энергичней вращается надстройка экскаватора, тем больше электроэнергии вырабатывается.

Источник: https://exkavator.ru/main/news/inf_news/123909_gibridnie_ekskavatori_kakim_tehnologiyam_otdayut_predpochtenie_proizvoditeli.html

Как гибридный экскаватор Caterpillar сам себя прорекламировал

Электрический гибридный привод экскаватора:

Гибридный экскаватор — вид под капотом

Опытные экскаваторщики поочередно управляли гидравлическим экскаватором Caterpillar 336E и гибридным Cat336E H: копали траншею, загружали самосвалы и поднимали тяжелые грузы – перемещали бетонные кольца колодца.

Два метода энергосбережения

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.

Важно

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.

Читайте также:  Как проверить кбм: что такое коэффициент бонус-малус и способы его проверки

«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 бо’льшие 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.

Сравнительные рабочие характеристики экскаваторов

Модель336D336Е, %336Е Н, %
Производительность Исходные величины для сравнения +7 +11
Расход топлива –7 –34
Топливная экономичность— работы общего характера* Погрузка самосвала с насыпи +15 +68
Погрузка самосвала с поворотом 180° +14 +46
Погрузка самосвала с поворотом 90° +23 +49
Выемка траншеи +7 +35
*Результат осреднен по большому количеству операций.

Что еще кроме рекуперативного торможения?

Однако инновации в конструкции мод. 336Е Н не ограничились только внедрением системы рекуперации энергии. При создании гибридного привода конструкторы преследовали еще две цели: экономия топ­лива и оптимизация производительности.

Экономия топлива достигается главным образом за счет использования «бесплатной» энергии аккумулированной гидравлической жидкости для вращения надстройки, а также за счет снижения оборотов ДВС до 1500 об/мин, т.

е. значительно ниже, чем у мод. 336Е (1800 об/мин). Программа электронной системы управления ДВС гибридного экскаватора была переработана, чтобы сместить максимальную мощность двигателя на более низкие обороты.

Совет

Экскаваторщики-испытатели сначала отнеслись даже с некоторым недоверием к тому, что у двигателя мод. 336Е Н (Cat C9.3 ACERT) такие низкие обороты. «Я не мог себе представить, что двигатель может выдать высокую мощность на таких низких оборотах – 1500 об/мин.

Но когда я начал работать, то совершенно забыл, что у двигателя низкие обороты, потому что никакого снижения мощности и производительности по сравнению с экскаватором мод. 336Е не чувствовалось.

Однако при этом гибридная машина работает тише и, как мне кажется, благодаря более низким оборотам ресурс двигателя увеличится», – заметил один из них.

ДВС гибридного экскаватора может работать при более низких оборотах, потому что в его гидросистеме использован главный гидронасос большего типоразмера, т. е. с большей подачей, что означает, что он может вращаться с более низкой частотой и при этом создавать такой же поток жидкости, как и насос в мод. 336Е. Новый гидронасос также быстрее реагирует на потребности в изменении подачи.

«Во время работы не думаешь, что обороты двигателя стали ниже, – продолжил второй экскаваторщик, – потому что мощность машины, плавность и скорость движений оборудования такие, как нужно, хотя трудно поверить, что все это достигается при 1500 об/мин».

Оптимизация производительности обеспечивается в конструкции мод. 336Е Н за счет новой конструкции главного «Гидрораспределителя адаптивного управления» ACSV.

Гидрораспределитель очень точно управляет работой гидросистемы экскаватора 336Е Н, перераспределяя потоки гидравлической жидкости в те контуры, где они более всего нужны, только тогда, когда они нужны, и непрерывно контролируя величины потоков, поступающих и выходящих из каждого контура.

Основное достижение создателей конструкции мод. 336Е Н заключается в том, что машина имеет существенный потенциал по экономии топлива при выполнении любых работ, при которых интенсивно поворачивается надстройка: чем больше она поворачивается, тем больше экономия топлива и быстрее окупаемость машины.

Как сказал один из экскаваторщиков-испытателей: «Главная забота оператора – копать грунт как можно больше и быстрее. Этого требует от него руководство, это его заработок. Об экономии топлива оператор не думает.

Мы знаем, что у большинства современных экскаваторов имеется три режима работы: экономичный, стандартный и мощностной, но, копая грунт, всегда используем мощность машины по максимуму. Конечно, начальство озабочено экономией топлива, но рабочим не до того.

Поэтому гибридный экскаватор кажется мне очень перспективным в плане экономии топлива. Экскаваторщик получает необходимую ему мощность и производительность, а руководство компании – экономию топ­лива».

Техническая характеристика гибридного экскаватора мод. 336E H

Максимальная эксплуатационная масса, кг 37 195
Мощность двигателя нетто, л.с. 308
Максимальная глубина копания (стандартная комплектация), м 7,493
Емкость ковша, м3 2,5
Длина рукояти стрелы, м 3,2 или 3,9
Максимальная производительность в гидросистеме, л/мин 567

Впечатления от мод. 336Е Н

Кабина гибридной машины произвела на операторов большое впечатление: «На такой машине да в такой кабине можно горы свернуть!» – эмоционально прокомментировал один из них.

Что касается рабочих характеристик, то оба испытателя на­шли, что гибридный экскаватор имеет преимущество и в скорости выполнения цикла, и в управляемости, особенно скоростью движений, и хотя представитель конструкторского коллектива компании утверждал, что разработчики мод. 336Е Н старались, чтобы ее рабочие характеристики были аналогичны обычному экскаватору, испытатели остались при своем мнении.

«Обе машины движутся плавно, обе мощные и дают все, что нужно, но скорость движений у гибридной машины явно выше. Может быть, это объясняется большей скоростью поворота надстройки, но у меня сложилось впечатление, что все ее движения быстрее, в том числе подъем стрелы и складывание рукояти», – рассказывал оператор-испытатель.

К его мнению присоединился и второй экскаваторщик: «По-моему гибридная машина движется более энергично.

Обратите внимание

Мне хватало времени на опускание стрелы и раскладывание рукояти при повороте надстройки обычного экскаватора к траншее, но у гибридного это получалось явно быстрее.

Поворот надстройки у обычного экскаватора – это как подъем на гору и затем спуск. У гибридного поворот происходит намного ровнее. Он быстрее набирает скорость при повороте».

«Первые пару раз я пролетел мимо траншеи при повороте, пока не привык к высокой скорости гибридного экскаватора, но затем приспособился к ритму. Погрузка самосвала тоже получалась у «гибрида» быстрее, и мне кажется, он немного лучше выполняет профилирование, на «гибриде» профилировать грунт легче», – добавил его коллега.

Оба экскаваторщика также сошлись во мнении, что «гибрид» имеет преимущество в управляемости: «Общее впечатление таково, что у «гибрида» управление точнее».

Третьим упражнением был подъем и перемещение бетонных колец от колодца. Обе машины работали в мощностном режиме, при котором повышается давление в гидросистеме и у обычного экскаватора уменьшается подача гидронасоса, снижаются обороты ДВС, а у гибридного этого не происходит.

«Заметное падение оборотов ДВС у стандартной машины создает впечатление, что его режим подъема тяжелых грузов более эффективен, чем у гибридного экскаватора. Но я не думаю, что это так на самом деле: когда работаешь на машине, истинное положение становится понятно намного лучше».

Один из операторов считает, что гибридный экскаватор имеет преимущество в управлении при выполнении подъема/ переноса тяжелых грузов: «Движения «гибрида» кажутся чуть плавнее при перетягивании бетонных колец по земле, что я делал иногда для того, чтобы приставить кольцо к трубе».

Обоих операторов попросили сделать общий вывод. «Обе машины работают прекрасно, – сказал один, – усовершенствования машины с гибридным приводом впечатляют. Я мало знал о гибридных машинах до этого дня и совершенно не ожидал, что «гибрид» может так работать. По-моему, он выполняет все работы не хуже серийной машины и превосходит ее по общей производительности, особенно по скорости».

Второй присоединился к мнению коллеги: «Как уже было сказано, оператора не заботит экономия топлива. Его задача – «выдать кубометры грунта», ведь если работа не будет выполнена в срок, компания не получит денег от заказчика.

Если бы мне пришлось выбирать машину для постоянной работы, я бы выбрал «гибрид», потому что у него выше производительность. Например, выполняя укладку труб в землю, гибридный экскаватор быстро себя окупит.

Важно

По моему мнению, при всех прочих равных условиях, используя гибридный экскаватор, компания получит больше прибыли».

По расчетам специалистов Caterpillar, увеличение стоимости гибридного экскаватора по сравнению с серийной машиной может окупиться при выполнении большинства видов работ в течение 18 месяцев, а при самых выгодных обстоятельствах – даже за год, главным образом за счет экономии топлива. Оба экскаваторщика были убеждены, что «гибрид» также покажет бо’льшую производительность и при выполнении работ большого объема, что также должно ускорить окупаемость машины.

Специалисты считают, что эксплуатационные расходы на гибридный экскаватор, кроме топлива, будут такими же, как у серийной машины, за исключением, по-видимому, обслуживания гидроаккумулятора, который, по оценкам специалистов Caterpillar, будет обслуживаться с той же периодичностью, что и гидроцилиндры.

Первые экземпляры гибридного экскаватора мод. 336Е Н с весны 2013 г. уже доставляются с завода дилерам. Машины изготавливают в Японии. Еще две модели с гидравлическим гибридным приводом – 336F H и 336D H – находятся в разработке.

В них используют такой же гидронасос Cat ESP, как и в мод. 336Е Н. Мод. 336F H укомплектуют двигателем С9.3 ACERT, соответствующим экологическим нормам Tier 4 Final. В мод.

336D H будет устанавливаться двигатель Cat C9 ACERT, предназначенный для стран, где экологические нормы пока ниже класса Tier  4  Final.

Источник: https://os1.ru/article/7564-kak-gibridniy-ekskavator-caterpillar-sam-sebya-proreklamiroval

Гибридный экскаватор Cat 336E H

После предварительного анонса еще в октябре прошлого года, компания Caterpillar, наконец-то, обнародовала более детальную информацию про новый изрядно нашумевший гибридный экскаватор Cat 336E H, который в настоящее время отправился с заводов к дилерам.

Новый экскаватор Cat 336E H визуально неотличим от стандартного экскаватора 336E, однако под капотом имеет «гибридную гидравлическую» систему, способную захватить и затем повторно использовать энергию от торможения поворотной платформы. В результате, по данным Cat, средняя топливная эффективность «гибрида» на целых 50% больше, чем у экскаватора предыдущего поколения 336D.

Столь существенная экономия достигается с помощью трех достаточно простых, но в то же время эффективных решений. Первое из них позволяет снизить потребление топлива за счет управления мощностью двигателя через электронный стандартизованный программируемый (EPS) насос.

Совет

Вторая технология оптимизирует производительность машины, ограничивая нагрузку посредством клапана запатентованной системы адаптивного управления (ACS). Третьим решением выступает описанная выше «гибридная гидравлическая» система, генерирующая и запасающая в аккумуляторах энергию от торможения поворотной платформы экскаватора.

Читайте также:  Как выбрать магнитолу

При следующем ускорении башни эта энергия подается на механизм поворота и «помогает» основному дизелю вращать платформу.

Запатентованная система ACS управляет ограничениями и подачами насосов в системе.

Являясь «мозгом» всей гибридной технологии, она состоит из обширного набора алгоритмов, следящими за тем, чтобы все реализуемые действия экскаватора сопровождались минимальными потерями мощности.

Поскольку ACS тесно интегрирована с EPS-насосом и гибридной системой, оператор не почувствует никакой разницы в управлении, гидравлике и грузоподъемности по сравнению с обычными машинами, заявляет Caterpillar.

Если сравнивать экскаватор Cat 336E H с традиционной моделью 336E этого же поколения, то «гибрид» потребляет на 25% меньше топлива. Компания также подсчитала, что при существующих ценах на горючее вложения клиентов в экскаватор Cat 336E H окупятся в течение 12-18 месяцев, в зависимости от количества наработанных часов в год.

Сердцем силовой установки «гибрида» выступает дизель Cat C9.3 ACERT, способный работать на топливе со сверхнизким содержанием серы или на биодизельной смеси B20.

Благодаря высокой мощности гидравлики во вспомогательных контурах, обеспечиваемой за счет производительности насосов и высокого давления разгрузки, на модель 336E H можно устанавливать ковши вместимостью 3,33 куб. метра, а также широкий спектр навесных орудий.

Для экскаватора предусмотрена удлиненная стрела тяжелого типа и два исполнения рукояти, длиной 3,2 метра и 3,9 метра.

Обратите внимание

Кроме того, американский гигант сообщил и о двух дополнительных гибридных моделях, 336F H и 336D H, которые получат такой же EPS-насос, как и экскаватор 336E H. Машина 336F H будет агрегатироваться двигателем Cat C9.3 ACERT под экостандарт Tier 4 Final, тогда как экскаватор 336D H оснастят обычным мотором Cat C9 ACERT для регионов с менее строгими нормами выбросов.

Экскаватор Cat 336E H имеет следующие технические характеристики:

Максимальная эксплуатационная масса: 37 195 кг

Полезная мощность: 308 л.с.

Максимальная глубина копания (стандартная рукоять): 7,49 м.

Максимальная производительность гидравлики: 568 л/мин.

Источник: http://bilmard.ru/www/bilmard.ru/web/news/gibridnyy-exkavator-cat-336e-h.html

Необычная гибридная машина экскаватор-самосвал Dumphoe

Гибридное транспортное средство – вещь в наши дни модная, и несущая в себе представление о технологической ультрасовременности, о шаге вперед от ископаемого топлива к будущему.

Вообще, слово «гибрид» происходит из латинского языка и означает нечто совмещенное, скрещенное, то есть сочетающее в себе разнородные элементы. Применительно к технике чаще всего его используют для описания транспортного средства с двумя типами силового агрегата, к примеру, двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя. Но как назвать машину, в которой совмещено два вида техники?

Вероятно, отдельного названия для таких «мутантов» пока никто не придумал, потому что встречаются они крайне редко. Да и особой «живучестью» не отличаются, наверное, потому, что подобное смешение оказывается не особо жизнеспособным.

Однако, в случае со спецтехникой у такой гибридности существуют и свои успешные исключения, коим является экскаватор-погрузчик, придуманный в 1951 году гениальным инженером, изобретателем и бизнесменом британцем Джозефом Бэмфордом.

На сегодняшний день экскаватор-погрузчик считается одним из самых популярных видов спецтехники, и, вероятно, некоторым производителям машин эта известность не дает покоя, толкая изобретать что-то свое. И сегодня мы расскажем об одном из таких случаев.

Знакомьтесь, эту необычную машину, которую можно назвать экскаватором-самосвалом, создала ирландская компания “Keltec Engineering”, с 1980 года занимающаяся разработкой и выпуском различных транспортеров, а также навесного оборудования на строительную и сельскохозяйственную технику.

Свой необычный гибрид она построила в 2010 году, назвав его Dumphoe DH 60 (игра двух английских слов: dumper (дампер) – самосвал и bakchoe (бэкхо) – экскаватор).

По мнению разработчиков, при выполнении землеройных работ экскаватору постоянно приходится трудиться бок о бок с самосвалом, сгружая в него извлеченный грунт.

«Так почему бы эти две машины не совместить?», – подумали они, и построили настоящего «франкенштейна» спецтехники, совместив в нем элементы экскаватора Caterpillar и думпера.

В итоге, машина оказалась оснащенной дизельным двигателем Cat 3054T мощностью 92 л.с. (69 кВт), обладала собственным весом 8,5 тонн и грузоподъемностью 6 тонн.

Важно

Эта машина могла копать, как обыкновенный экскаватор, перемещая выкопанный материал прямо себе в самосвальный кузов, после чего сама же его и перевозила.

Она имела колесную базу, двухступенчатую гидростатическую трансмиссию, передний привод с возможностью осуществления крабового хода, и умела передвигаться с максимальной скоростью 32 кмч.

 Управление рабочими органами проводилось с помощью джойстиков, кузов обладал способностью выгрузки на три стороны, к тому же, эта машина была оснащена системой гидравлического контроля устойчивости, и весового контроля ковша и кузова.

Известно, что Dumphoe был построен всего лишь в единственном экземпляре, работу которого даже успели заснять на виде (ниже). Но, вероятно, эта техника не привлекла внимание потенциальных покупателей, и больше ее никто не выпускал. К сожалению, и это странный гибрид оказался не жизнеспособен.

Источник: https://enki.ua/neobychnaya-gibridnaya-mashina-ekskavator-samosval-dumphoe-8876

Самые экономные экскаваторы-погрузчики или Будущее за гибридами | Сельхозтехника

Экономия топлива на сегодняшний день — актуальная проблема для многих. И если водители жалуются на высокое потребление топлива легковым автомобилем, то об экскаваторщиках и говорить нечего. Их «рабочие лошадки» потребляют 4-5 литров солярки в час, и это только на холостом ходу.

Пока владельцы одних экскаваторов подсчитывают количество горючего и думают, как же сэкономить, совсем недалеко уже приступили к работе люди, машины которых «научились» использовать электричество и давление жидкостей в качестве дополнительной энергии. Такое новшество называется гибрид.

Экономия топлива 40% – реальность!

Одним из первых производителей спецтехники, который начал использовать электроэнергию и стандартное горючее в комплексе – Komatsu.

В своих экскаваторах-погрузчиках конструкторы компании реализовали следующую схему: энергию от торможения наиболее нагруженного узла преобразовывает генератор в электроток.

Электричество в свою очередь заряжает встроенный аккумулятор, который в нужный момент отдает его рабочим узлам в качестве подмоги двигателю внутреннего сгорания.

Эффективность предложенной системы экономии проверили на практике. На полигон выгнали два экскаватора одного производителя (PC200LC-8 и HB215LC-1). Габариты и масса машин были полностью одинаковыми, единственная разница была только в силовых агрегатах. PC200LC-8 был оснащен дизельным шестицилиндровым двигателем на 150 л. с.

, а HB215LC-1 – четырехцилиндровым мотором на 140 л. с. и электродвигателем на 60 л. с. Для чистоты эксперимента одинаковую работу выполнял поочередно один и тот же экскаваторщик: он копал траншеи, маневрировал на полигоне, грузил самосвалы. Результат эксперимента был ошеломляющий.

Машина с электродвигателем, кроме того, что выполняла работу гораздо быстрее, затратила на 30-40% меньше горючего. Конечно, есть один нюанс, который следует принять во внимание, – чем выше интенсивность использования поворотной платформы (наиболее нагруженный узел) HB215LC-1, тем больше экономия.

Стоимость же такого экскаватора-погрузчика на треть больше стоимости аналогичной полностью дизельной модели. Однако разница в стоимости достаточно быстро компенсируется в случае, если гибридная машина будет интенсивно эксплуатироваться.

Еще одна эффективная модель экономии

Еще одну интересную гибридную модель предложила миру компания Caterpillar. Ее конструкторы решили установить на уже существующую дизельную модель гидроаккумулятор. В свою очередь данное устройство при торможении надстройки накапливало масло под давлением.

Далее накопленное масло в нужный момент высвобождалось и направлялось в гидромотор, который и вращал надстройку. Следует обратить ваше внимание, что в стандартных моделях экскаватора-погрузчика масло сбрасывается в специально предназначенный резервуар, таким образом энергия просто рассеивается, не принося пользы.

Совет

Также конструкцию дизельного экскаватора-погрузчика дополнил клапан SERV, который контролирует распределение масла между аккумулятором и гидромотором, и еще более мощный гидронасос. В целом же если посмотреть, разница между гибридной моделью Caterpillar 336Е и дизельной 336Е – незначительна, только 2% деталей.

Да и стоимость гибрида приятно удивит — она всего только на 9% выше стоимости обыкновенной дизельной машины.

Решив продемонстрировать эффективность и экономичность новой гибридной модели, разработчики также провели сравнительное тестирование, результатом которого была экономия горючего: 25-50%! С учетом всех вышеизложенных фактов разница в стоимости компенсируется (при интенсивном использовании машины) меньше чем через 2 года.

Модель будущего

Еще один мировой лидер-производитель спецтехники Liebherr пошел несколько иным путем.

Он не перерабатывал уже существующие машины, он создал абсолютно новую гибридную модель R 9XX, в которой успешно сочетал и гидравлическую, и электрическую системы.

Известно, что такое сочетание энергосберегающих устройств позволило снизить мощность дизельного двигателя с 270 до 217 л. с. (о каком проценте экономии горючего в этом случае можно говорить — достоверно не известно).

Был представлен этот экскаватор-погрузчик на выставке в Мюнхене. К сожалению, разработчики ничего не сказали о возможности серийного производства такой машины.

На сегодняшний она существует только в качестве прототипа.

Нам же остается только надеяться, что со временем такое чудо инженерной мысли поступит в свободную продажу, и его стоимость будет подъемной для наших предпринимателей.

Завершая статью, хочется подчеркнуть, что человечество, наконец-то, начало двигаться в правильном направлении.

Оно отказывается от увеличения мощности ДВС, и разрабатывает новые и новые способы рационального использования энергии, которая ранее просто растрачивалась впустую.

Обратите внимание

Будем надеяться, что в скором времени все модели экскаваторов будут гибридными, а о пугающих тратах горючего будет навсегда забыто.

Источник: http://SelhozTehnika.net/news-777/samye-ekonomnye-ekskavatory-pogruzchiki-ili-buduschee-za-gibridami

Гибридные силовые агрегаты: лавинообразный процесс освоения

Будущее совершенство техники строительного, коммунального и других сфер применения уже просматривается в деталях и компонентах.

А её совершенствование, в данном случае с участием гибридных силовых агрегатов (ГСА), – это достижение максимальной эффективности работы механизмов при использовании минимальных объёмов топлива с предельной минимизацией отрицательного их воздействия на окружающую среду.

Остановимся на основных конструктивных особенностях силовых агрегатов, используемых при комплектации данного рода машин для тяжёлых условий эксплуатации.

Крутящим моментом от электродвигателя

Работоспособные гибридные силовые агрегаты появились намного позднее обычных дизель-генераторных установок для выработки электрического тока и питания им карьерных экскаваторов и самосвалов, а также многочисленных механизмов дизель-электрических кранов.

Широкое распространение дизель-электрических агрегатов (ДЭА) было связано с желанием разработчиков максимально сократить перечень трущихся деталей, а также существенно повысить надёжность и безопасность работы механизмов.

В частности, тем самым была практически исключена возможность отказа постоянно-замкнутых тормозов.

А если каждый механизм получает отдельный электропривод, появляется возможность совмещения операций. То есть одновременно и независимо друг от друга выполнять, например, подъём груза, поворот платформы и изменение вылета стрелы.

Важно

Особенностью машин с такими электроприводами является также возможность их питания от внешней энергосети. При этом следует признать, что ранние конструкции дизель-электрических установок – это, как оказалось, необходимое эволюционное звено перед вступлением человечества в эру экономичных и зелёных ГСА.

А основным отличием последних стало использование ёмких аккумуляторных батарей и т. н. «суперконденсаторов», которые позволяют работать дизелям в более щадящем режиме средней мощности. Тем самым продлевая их экологически чистый срок эксплуатации, соответствующий первоначально заданному производителями уровню Stage или Euro.

Читайте также:  Особенности международных железнодорожных перевозок

Кроме того, у такого двигателя внутреннего сгорания не падает к. п. д. в условиях неполной загрузки.

Однако гибридными также могут быть системы, которые извлекают энергию из регенеративного (рекуперативного) торможения. Речь идёт о таком виде электрического торможения, при котором энергия, вырабатываемая тяговыми электродвигателями, работающими в генераторном режиме, возвращается в электрическую сеть.

Система исключения холостых оборотов

Одним из ранних подходов к снижению расхода топлива, в первую очередь, горных машин стала т. н.

«система управления холостыми оборотами» (Engine Idle management System – EIMS), разработанная компанией Caterpillar и применяемая на колёсных фронтальных погрузчиках Cat серии H.

Подсчитав, что 40% времени двигатель погрузчика работает на холостых оборотах, а сама машина простаивает в ожидании, американские специалисты при помощи EIMS добились снижения расхода топлива, которое в итоге выливалось в тысячи долларов, сэкономленных в течение года.

Та же энергетическая система была установлена и на дизель-электрический вариант популярной модели бульдозера Cat D7E, который приводится в движение электродвигателями переменного тока.

У этой гусеничной машины генератор приводит в действие два приводных электродвигателя переменного тока, соединенных с дифференциалом поворота.

Применённая схема трансмиссии исключает необходимость в традиционной механической коробке передач, поскольку электродвигатели с регулируемой частотой вращения обеспечивают бесступенчатое изменение передаточного числа.

Совет

Электрическая система также обеспечивает подачу энергии к вспомогательному оборудованию без использования ременных передач. К тому же, она содержит на 60% меньше подвижных частей по сравнению с передачами, использовавшимися при сборке обычного трактора D7. В совокупности это позволяет экономить топливо на 10-30% и существенно сокращает ремонтные расходы в течение срока службы машины.

«Кусается» лишь цена нового изделия – она почти на 20% выше обычного Cat D7. Тем не менее, аналогичная силовая схема используется теперь и в широко известных карьерных самосвалах Caterpillar с электрическим мотор-колёсным принципом передачи усилий ДВС. В ближайшее время готовится появление на рынке промышленного трактора John Deere с гибридным силовым агрегатом на переменном токе.

Стартер-генераторное усиление крутящего момента

Известный шведский моторостроитель и производитель строительной и дорожно-строительной техники – корпорация Volvo CE – в тесном взаимодействии с Volvo Technology и Volvo Powertrain также стала одним из первых разработчиков колёсных фронтальных погрузчиков с гибридным дизель-электрическим приводом – L220F и L240F Hybrid, ориентируясь в первую очередь на рынок США. Основой гибридного агрегата является интегрированный стартер-генератор (ISG), который устанавливается между дизельным двигателем Volvo D12 и электротрансмиссией. Стартер-генератор подсоединяется к современной, очень ёмкой батарее, мощность которой во много раз превышает аналогичный показатель обычного свинцово-кислотного аккумулятора.

При этом стартерная функция ISG выполняет задачу запуска дизельного двигателя, раскручивая коленчатый вал, вернее, маховик ДВС до частоты вращения и накапливая тем самым механическую энергию, необходимую для запуска двигателя. Т. е. по сути, выполняет «обязанности» электрического инерционного стартера, который имеет в своём составе электродвигатель, редуктор, устройства сцепления и расцепления коленвала ДВС с маховиком.

Стартер-генератор позволяет дизелю автоматически выключаться при отсутствии необходимости поддержания движения, «положившись» на прилив энергии от мощной батареи, а затем, почти мгновенно, перезапускаться за счёт быстрого вращения маховика и подключённого к нему коленчатого вала и выходить на требуемые обороты, соответствующие оптимальной угловой рабочей скорости. Эта скорость преобразуется в требуемую скорость движения фронтального погрузчика или в угловую скорость вращения лопаток гидромотора, приводящего в действие стрелу с ковшом или другим сменным рабочим оборудованием.

Это даёт огромное преимущество, так как до 40% рабочего времени погрузчик работает на электротяге. Причём, без участия в этом процессе какого-либо гидротрансформатора, автоматической коробки передач, раздаточной коробки и приводных валов.

Генератор также решает традиционную проблему дизельного двигателя, которая заключается в низком крутящем моменте при малой частоте вращения коленвала.

Интегрированный стартер-генератор при необходимости автоматически создаёт сильное электрическое усиление крутящего момента – электродвигатель в состоянии обеспечить крутящий момент до 700 Нм (!) непосредственно из неподвижного состояния.

То есть, если говорить о мощности обычного дизельного двигателя, генераторная часть ISG выдаёт фронтальному погрузчику до 50 дополнительных кВт. В результате машина с ГСА стала гораздо более мощной и быстрореагирующей на внешние воздействия.

Обратите внимание

В 2010-м на различных выставках был показан «свежий» фронтальный погрузчик Kawasaki 65Z Hybrid, также рассчитанный больше на североамериканский рынок. Производитель спроектировал машину, существенно снижающую расход топлива, причём без ущерба для её производительности.

В конструкции Kawasaki 65Z отсутствует громоздкий маслонаполненный гидротрансформатор. Благодаря использованию гибридной системы преобразования крутящего момента (HYTCs), погрузчик не только экономит энергию, но и восстанавливает её запасы во время холостого хода и торможения.

Механическая энергия превращается в электрическую и затем хранится в конденсаторе, характеризующемся практически мгновенным зарядом и разрядом.

Запасённая энергия затем используется, чтобы помочь дизелю, который, в результате, может оказаться меньшей мощности, тем самым ещё больше снижая расход топлива.

Японская корпорация Toyota Industries, имеющая большой опыт не только в производстве дизельных складских погрузчиков, но и «в гибридизации» легковых автомобилей, объявила о выпуске первого вилочного погрузчика с гибридным силовым агрегатом Geneo-Hybrid грузоподъёмностью 3,5 т.

В силовой агрегат входит дизель объёмом 2,5 л, сопряжённый с электродвигателем и никель-гибридной аккумуляторной батареей.

Кроме того, в этой машине сосуществуют две гибридные подсистемы: последовательная гибридная подсистема привода колёс (Series Hybrid System) и параллельная гибридная подсистема грузоподъёмного механизма (Parallel Hybrid System).

Вилочный погрузчик Toyota Geneo-Hybrid отличается пониженным расходом топлива и уменьшенными на 50% выбросами углекислого газа, что очень важно при работе в помещении.

Конденсация электро- и пневмоэнергии, уменьшение мощности ДВС

Важно

Ещё одна японская компания – Komatsu – запустила в продажу первый в мире гусеничный экскаватор для стройплощадок с гибридным приводом. В 2009 г. компания начала продажи PC200-8 E0 Hybrid в Китае и Северной Америке. В настоящее время продано более 650 единиц.

В 2011 году все накопленные за период эксплуатации гибридных машин ноу-хау и технологии корпорация Komatsu вложила в усовершенствование экскаваторов и представила две обновлённые версии с более зелёными 104-киловаттными двигателями SAA4D107E-1: HB205 (19,8 т) и HB215LC (21,2 т), конструктивно различающимися лишь шириной (2,8 и 3,08 м соответственно). Наряду с более экономным расходом топлива и уменьшенным выбросом вредных веществ в атмосферу, эти экскаваторы обладают улучшенной ремонтопригодностью за счёт использования новых гибридных элементов. Производители Страны восходящего солнца выбрали конденсатор для накопления энергии вместо аккумуляторной батареи, а у стрелы и ковша имеется отдельный электропривод. Энергия в конденсаторе восстанавливается в период снижения производительности работы машины. В дальнейшем Komatsu планирует ещё больше расширить области применения гибридных технологий и распространить их на другую строительную технику.

Группа компаний Liebherr также не отстаёт в этом направлении. Она представила первую свою гидравлическую систему гибридного привода для мобильных портовых кранов LHM 550. Новая система Pactronic® увеличила скорость перевалки и одновременно уменьшила расход топлива.

Отличительной особенностью этой системы является дополнительный накопитель энергии – ресивер, который позволяет для подъёма груза использовать как регенерированную во время его опускания энергию, так и избыточную энергию, выработанную силовым агрегатом.

Энергия аккумулируется в виде сжатого азота, а при его расширении подаётся в систему привода гидравлики. Система практически не требует ТО, при этом визуальная инспекция должна проводиться не чаще одного раза в 10 лет (!).

Накопителем энергии выступает азот, который абсолютно безвреден.

Система Pactronic® от Liebherr наиболее эффективна при работе привода на предельных мощностях, как это часто бывает при обработке навалочных грузов (стальных чушек, связок арматурной стали и др.).

Если для подъёма необходима дополнительная энергия, система Pactronic® сразу же направляет сохранённую в аккумуляторе энергию в систему и таким образом увеличивает подъёмную мощность крана.

По сравнению со стандартным мобильным портовым краном, кран Liebherr с гибридным приводом использует примерно на 30% меньше топлива.

Совет

В компании Liebherr планируют к 2013 году, после проведения поэтапной адаптации, устанавливать систему Pactronic® на весь модельный ряд мобильных портовых кранов.

Суперконденсаторы, литые медные роторы, рекуперация торможения

Новые технологии используются и в военных ведомствах. В рамках правительственной программы в США сконструировали комбинированную силовую установку ProPulse для автотранспортных средств (самосвалов, тягачей, грузовиков и др.).

Она имеет ряд версий в широком диапазоне грузоподъёмности и весьма активно идёт на комплектацию грузовых автомобилей марки Oshkosh и Navistar International.

В отличие от ранее рассмотренных гибридных приводов в данную систему входят электродвигатели для каждой из четырёх осей.

После установки системы на военный автомобиль Oshkosh Defense HEMTT A3 Diesel Electric, он остаётся функциональным и способен перевозить груз.

В комплектацию грузовика входит бортовой компьютер с множеством периферийных датчиков, позволяющих диагностировать и прогнозировать поведение составных частей гибридного силового агрегата, включая состояние мостов, системы охлаждения и схемы крепления грузов. Электродвигатели асинхронного типа снабжены литыми медными роторами, которые развивают мощность до 104 кВт.

Дизель используется как для непосредственного движения по дороге транспортного средства, так и для накопления энергии с помощью генератора мощностью 335 кВт и специальных суперконденсаторов. Попеременная работа ДВС и электродвигателей увеличивает их жизненный цикл и снижает негативное воздействие выбросов отработанных газов и шума на окружающую среду.

Генератор, кстати, настолько силён и надёжен в эксплуатации, что используется для обеспечения потребностей в электроэнергии полевых госпиталей и пунктов управления. Производителем электроприводов является компания Reliance Electric – по сути, дивизион авиакорпорации Rockwell Automation.

Обратите внимание

А технология литья медных роторов, которые немного утяжелили ходовые электродвигатели, стала компромиссом между массой, габаритами и производительностью гибридной установки. Медь в роторе проявляет себя более эффективно, нежели традиционные сорта алюминия. Поскольку она является лучшим проводником электричества и имеет меньшее внутреннее сопротивление. Да и охлаждается она быстрее и до более низких температур.

Для накопления и хранения энергии системой ProPulse учёные из Вустеровского политехнического и Массачусетского технологических институтов предложили разработанные ими суперконденсаторы, которые быстрее накапливают и сбрасывают электроэнергию.

Силовая установка предусматривает также рекуперативное торможение, при котором регенеративная система использует тяговые электродвигатели в качестве источников электроэнергии во время торможения ТС для её хранения в конденсаторном накопителе и последующего использования во время ускорения или преодоления препятствия.

Одновременно рекуперация позволяет снизить степень износа тормозной системы.

Впрочем, из общих объёмов поставок техники, машины с гибридными силовыми агрегатами составляют пока незначительный процент. Видно, цена пока ещё сильно «кусается». Да и готовность технических центров и сервисных предприятий для проведения обслуживания и ремонта гибридной техники наверняка пока недостаточна.

Владимир ВДОВЕНКО

Источник: https://t-magazine.ru/pages/gsi

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector