Новые вызовы порождают новые запросы разработчиков и конечных пользователей мобильной техники в горнодобывающей, строительной и сельскохозяйственной отраслях. Гидравлический радиально-поршневой мотор – ключевой компонент мощности и привода широкого ряда мобильной техники. Будучи прямым приводом, он работает как низкоскоростной гидравлический мотор с высоким моментом, соединённый напрямую с осью, которую он приводит в движение. Таким образом, между ними не требуется редуктор. Из-за того, что они выдают высокую энергоэффективность в очень компактном исполнении, радиально-поршневые моторы хорошо подходят для колёсного, гусеничного и оборудования с цепным приводом. Также они просты и прочны в конструкции, с минимальным числом движущихся частей, что исключает необходимость в постоянном сервисном обслуживании. Эти моторы спроектированы для эксплуатационной среды в шахтах, на строительных площадках, в лесных и сельскохозяйственных условиях, требующих функционирования в тяжёлых условиях и способности приводить в движение большие машины, установки и тяжёлые грузы на труднопроходимой поверхности.
Как результат, такие фундаментальные характеристики, как удельная мощность, компактность, прочная конструкция и высокая эффективность, сделали радиально-поршневой мотор надёжным мобильным приводом на десятилетия. И, хотя, этот тип мотора рассматривается, как устоявшееся технологическое решение, инновационные решения и концепции приводов продолжают появляться, чтобы отвечать на новые требования изготовителей мобильных машин и конечных пользователей из разных отраслей промышленности.
Преимущества низкоскоростных прямых приводов с высоким крутящим моментом
Радиально-поршневые моторы часто приводят в действие функциональные узлы, требующие значительного усилия для перемещения тяжелых грузов, таких как цепные приводы шнеков и конвейерных лент в оборудовании укладки асфальта. Также они обеспечивают более точное управление позиционированием, чем решения, включающие в себя высокоскоростные двигатели и редукторы. Так, например, использование радиально-поршневого мотора для управления приводом поворота, который поворачивает верхний корпус экскаватора на 360 градусов, облегчает оператору контроль точки остановки позиционирования ковша для выполнения им определённой работы.
Во многих отраслях промышленности конечные пользователи мобильных машин ценят системы, привода, обеспечивающие оптимальную эффективность расхода топлива, высокую удельную мощность, максимальную производительность и надежность. К этим требуемым показателям добавляются системы с компактными размерами, позволяющими разместить их в ограниченном пространстве на раме мобильной машины.
Отвечая на отраслевые требования к радиально-поршневому оборудованию, компания Bosch Rexroth разработала широкий ряд разнообразных и универсальных модульных конструкций моторов, с характеристиками для конкретных нужд. В результате, это технологическое решение с гидравлическим мотором предлагает производителям мобильных машин и конечным пользователям ряд преимуществ:
- Высокая объемная и механическая эффективность. Чтобы обеспечить максимальную экономию топлива, все радиально-поршневые моторы имеют оптимальные характеристики герметичности и низкого трения проточных каналов и вращающихся частей.
- Повышенная эффективность пуска и плавное вращение. Точное управление, даже при скоростях вала у значения в 0,5 оборотов в минуту, достигается за счёт конструкции роторного узла, оптимизированной для высокотемпературных применений и максимальной эффективности без ущерба прочности.
- Возможность высокого температурного диапазона. Разработки в части снижения сил трения в конструкции роторного узла улучшили долговечность и устойчивость к высоким температурам, что помогает снизить требования к охлаждению системы.
- Низкий уровень шума при эксплуатации. Низкоскоростные прямые приводы с высоким крутящим моментом имеют очень плавно взаимодействующие механические части. Это приводит к снижению уровня рабочего шума по сравнению с другими технологическими решениями, такими как редукторы. В сочетании с конструкционными улучшениями по оптимизации потока гидравлической жидкости, радиально-поршневые моторы являются ценным способом для производителей мобильных машин удовлетворить растущие требования потребителей по снижению уровня шума от гидравлических компонентов.
Кроме того, модульная конструкция предлагает интегрированные приводные решения для широкого спектра применений у потребителей. Одним из примеров является использование радиально-поршневого полумотора в сочетании с ведущим мостом. Универсальность этой конструкции также позволяет подключать второй вал к двухосному приводу (полный привод). Характеристики прямого привода низкоскоростного радиально-поршневого мотора с высоким крутящим моментом исключают необходимость в отводной коробке. При этом значительно увеличивается дорожный просвет автомобиля и снижаются общие затраты на машину.
Преимущества для растущих потребностей отрасли
Несмотря на долгое применение, продолжают появляться новые технологические концепции и достижения в дизайне радиально-поршневых моторов для удовлетворения продолжающих расти требований производителей мобильного оборудования и его конечных пользователей. Надежность и максимальное время безотказной работы оборудования - важнейшие факторы отрасли.
Также растет движение к применению IoT технологии, чтобы позволить производителям и конечным пользователям отслеживать и собирать более широкий диапазон рабочих данных в реальном времени о характеристиках работы радиально-поршневых моторов. Конечные пользователи всегда заботятся о предотвращении незапланированных простоев, которые могут быть довольно дорогостоящими, поскольку большинство машин с радиально-поршневыми моторами дороги в эксплуатации, учитывая области дорогостоящих применений.
Для предоставления данных в режиме реального времени, которые операторы машин могут использовать для планирования программ профилактического обслуживания или для предотвращения серьезных отказов оборудования, в конструкции был внедрён более широкий спектр датчиков. К ним относятся датчики давления, датчики температуры и датчики вибрации.
Это разнообразие датчиков соединено через контроллеры мобильного оборудования и новейшие периферийные вычислительные устройства, при этом возможность подключения к облачным сервисам теперь внедряется во многие портфолио мобильной электроники в строительстве и внедорожной технике. В дополнение, эти данные могут быть полезны операторам для улучшения использования и управления оборудованием в полевых условиях.
Сюда входят новые бизнес-модели, когда оборудование сдается в аренду строительным фирмам или другим операторам с параметрами затрат, основанными на обязательствах по безотказной работе. Получение данных о радиально-поршневом моторе в реальном времени может помочь обеспечить надлежащее обслуживание оборудования. Кроме того, производители мобильных оборудования все чаще нуждаются в большем количестве реальных данных с датчиков и операционных данных в реальном времени, которые помогут направлять усилия в области исследований и разработок для конструирования продуктов следующего поколения.
Новые конструкторские решения повышают эффективность и производительность
Также предпринимаются постоянные усилия по повышению энергоэффективности и сокращению вредных выбросов в мобильной технике за счет улучшения конструкции радиально-поршневых моторов. Постоянно повышая эффективность двигателя, можно снизить расход топлива и выбросы дизельного топлива мобильной техникой, не влияя на ее способность выполнять задание полного рабочего дня. Это включает в себя усилия по уменьшению габаритов радиально-поршневых моторов без снижения производительности в зависимости от их применения так, чтобы они могли уместиться в более узких корпусах машин.
Например, Bosch Rexroth представила свой компактный привод MCR-T для гусеничной и колесной техники. Конструкция обеспечивает повышение эффективности пуска на 10% по сравнению с традиционными конструкциями, при этом отличается оптимизированным положением вала, который выдерживает более высокие радиальные нагрузки за счет лучшего распределения нагрузки.
Гидромотор комплектуется отказоустойчивой многодисковой системой стояночного тормоза и выдерживает значительные радиальные нагрузки на валу. Встроенный промывочный клапан обеспечивает хорошее охлаждение подшипников. Сообщается, что срок службы гидромотора увеличен на 30%. Возможно плавное изменение рабочего объема при движении на различных скоростях. Давление до 400 бар; крутящий момент до 8500 Н/м; диапазон рабочих объемов 620...1340 см3.
Для гусеничных приводов требуется стояночный тормоз на приводном моторе. Для экономии места стояночный тормоз был перемещен снаружи внутрь двигателя, что уменьшило общую длину мотора на 20%. Уменьшив размер, его можно использовать в большем количестве мобильных машин с гусеничными приводами, а также снизить вес этого компонента, что может помочь с экономией топлива или производительностью оборудования. Есть возможность использовать эту компактную конструкцию в других радиально-поршневых моторы, например, используемых в приводах погрузчиков с бортовым поворотом.
Разработчики радиально-поршневых двигателей также совершенствуют способы обеспечения большей скорости приводов колес, чтобы мобильные машины могли быстрее перемещаться с одного рабочего места на другое. Это включает использование режима уменьшенного расхода, который уменьшает количество активных поршней, преобразующих гидравлическую энергию во вращающий момент, тем самым увеличивая скорость. Операторы могут выбрать режим расхода в зависимости от требований к производительности машины. Это позволяет увеличить скорость радиально-поршневого мотора без необходимости установки гидравлического насоса большего объёма.
Еще одним значительным достижением в применении технологии радиально-поршневых моторов является платформа Hydraulic Traction Assistant (Дополнительное Гидравлическая Сцепление). Эта система разработана для обеспечения дополнительной тяговой мощности сцепления по запросу на управляемую ось, на 18-колесных тяжелых грузовиках, например, на тех, которые перевозят грузы в сложных грунтовых условиях с плохим сцеплением. Система объединяет два радиально-поршневых мотора, встроенных в каждую сторону передней оси, а также гидравлические аксиально-поршневые насосы, блок управления и датчики, плюс электронный гидравлический контроллер с интерфейсом оператора. В нейтральном режиме, который используется, когда дополнительное тяговое усилие не требуется, радиально-поршневой мотор неактивен, что снижает до минимума потери на сцепление и улучшает экономию топлива по сравнению с механической, полноприводной системой.
Когда оператор имеет режим полной нагрузки и ему требуется сцепление для выезда из ямы, система включается автоматически или вручную. Это передает мощность и крутящий момент от дизельного двигателя грузовика на радиально-поршневые моторы через гидравлические насосы, для замкнутого контура, добавляющие тяговое усилие на управляемый мост. Как только автомобиль наберет достаточную скорость - примерно 18 миль в час - система автоматически вернется в нейтральный режим, если только оператор не решит оставить ее включенной.
