Курс Валют EUR: 43 PLN: 8.40

Гибридные экскаваторы. Каким технологиям отдают предпочтение производители?

23.07.2018 16:56:47

Какие варианты существуют?

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


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.
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


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.

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.
 

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.





+38 068 087 00 18