Гидравлическая система с открытым центром: LS и LUDV, система LS, открытый контур

LS и LUDV, система LS, открытый контур

Главная / Библиотека / LS и LUDV

В.А. Бондарь, руководитель отдела технической поддержки
Представительство фирмы «Бош Рексрот Сп.зоо.»,

Вступление

Гидросистемы преобразовывают гидравлическую мощность в хорошо передаваемую, управляемую и распределяемую гидравлическую мощность для того, чтобы она снова превращалась обратно в гидроцилиндрах или в гидромоторах в механическую мощность.

Гидросистемы открытого контура являются самым распространенным типом гидросистем малой и средней мощности. Они позволяют приводить от одного насоса большое количество гидроцилиндров и гидромоторов. Такой тип гидросистем незаменим для привода гидроцилиндров точного позиционирования [1]. Однако традиционный вид гидросистемы открытого контура с дроссельным управлением (рис.1) имеет ряд недостатков, основным из которых являются значительные потери энергии на дросселирование [2].

Если насос должен снабжать несколько потребителей с клапанным распределением, то при этом могут возникнуть при неблагоприятных рабочих условиях значительные теряемые мощности в форме потерь дросселирования, которые повлекут за собой нагревание среды. Такие рабочие состояния возникают в диапазонах парциальной нагрузки, т.е. тогда, когда насос подаёт больше масла, чем требуется для потребителя. Поэтому с точки зрения экономии энергии будет целесообразным, когда приводная мощность (объёмная подача насоса и давление) может согласовываться с потребностью. Эту задачу в принципе можно решить с помощью электронных систем управления. Однако в настоящее время они ещё дороги и несовершенны [3]. Поэтому наибольшее развитие получило гидравлическое решение этой задачи в двух вариантах LS и LUDV [4, 5].

Цель статьи — осветить основные принципы систем LS и LUDV, их отличие от традиционного дроссельного управления и вклад разработок фирмы Bosch Rexroth в их развитие.

1. Основные результаты разработок фирмы Bosch Rexroth

1.1 Система Load Sensing

Термин LS (load sensing – чувствующий нагрузку) применяется для гидравлических систем, в которых мгновенное давление нагрузки служит сигналом обратной связи для управляющего устройства которое в свою очередь, устанавливает необходимое давление насоса.
Давление насоса поддерживается равным давлению нагрузки наиболее нагруженного потребителя плюс постоянное управляющее давление.
С помощью компенсаторов давления поддерживается постоянный перепад давления на дросселях А1 и А2, что и определяет отсутствие зависимости скорости потребителя от его нагрузки (рис. 9). Это и является основным принципом LS-системы.
Система имеет хороший к.п.д. даже при частичных нагрузках, т.к. насос даёт расход и давление, определяемые реальной потребностью.

Рисунок 1 — Гидросистема открытого контура с дроссельным управлением

Поддерживается постоянный перепад давления на дросселе А (рис. 2), что обеспечивает постоянную величину потока на исполнительном органе.

Кривая управления Q = f(s) LS системы (рис.3) показывает пропорциональную зависимость между ходом золотника и величиной потока. В LS-системах падение давления через щель всегда поддерживается постоянным. Таким образом, существует пропорциональная зависимость между поперечным сечением открытия клапана А и потоком Q.

Рисунок 2 — Методы гидравлического управления

Рисунок 3 — Зависимость Q = f(s)

Гидросистема LS может быть выполнена в двух вариантах: с открытым центром и нерегулируемым насосом (рис.4) и закрытым центром и регулируемым насосом (рис.5)

Рисунок 4 — Система LS. Открытый центр с нерегулируемым насосом

Рисунок 5 — Система LS. Закрытый центр с регулируемым насосом

Сравним энергетический баланс трёх систем: стандартного дроссельного управления с нерегулируемым насосом (рис. 5), системы LS с нерегулируемым насосом (рис.7), системы LS с регулируемым насосом (рис.8). Посчитаем потребляемую мощность для каждого варианта при полезной мощности:

Pпол = 25лит\мин х 10МПа /60 = 4.2 кВт

Стандартное дроссельное управление

Pпотр = 100лит\мин х 20МПа /60 = 33.4 кВт

Система LS с нерегулируемым насосом

Pпотр = 100лит\мин х 12МПа /60 = 20 кВт

Система LS с регулируемым насосом

Pпотр = 25лит\мин х 12МПа /60 = 5 кВт

Мы видим, что LS система с открытым центром и нерегулируемым насосом уже имеет заметные преимущества перед гидросхемой с открытым контуром и дроссельным регулированием. Но наибольшую экономию энергии обеспечивает LS система с закрытым центром и регулируемым насосом.

Рисунок 6 — Энергетический баланс стандартного дроссельного управления с нерегулируемым насосом

Рисунок 7 — Энергетический баланс системы Load Sensing с регулируемым насосом

Рисунок 8 — Энергетический баланс системы Load Sensing с нерегулируемым насосом

Машины, оснащённые такой гидросхемой, потребляют меньше топлива, меньше загрязняют окружающую среду. Компоненты гидросистемы имеют больший ресурс. Требуется отводить в атмосферу меньше тепла, сокращаются затраты на охладители масла. Обеспечиваются отличная управляемость в широком диапазоне параметров и распределение потока между потребителями, зависящее только от положения их золотников.

В основе принципа системы LS лежит независимость распределения расхода между потребителями от давлений нагрузки этих потребителей, реализованная с помощью компенсаторов давления, присоединённых перед переменными дросселями (щелями золотников).

Кроме того, применение вместо нескольких шестерёнчатых насосов одного регулируемого аксиально-поршневого, а также отсутствие необходимости иметь постоянно в гидросистеме максимальное рабочее давление позволяют повысить надёжность, срок службы и ремонтопригодность установленного гидрооборудования.

1.2 Система LUDV (Flow sharing)

Система LS работает независимо от давления нагрузки до тех пор, пока суммарный расход, проходящий через переменные дроссели, не достигнет величины максимальной подачи насоса. Если при работе нескольких потребителей необходимо пропустить к потребителям больший поток, чем может обеспечить насос, то компенсатор каждого потребителя не может обеспечить управляющий перепад давления (Δр) на золотнике этого потребителя. Вследствие этого компенсатор давления открывается и в распределении потока не участвует. Расход насоса больше не делится пропорционально сечению дросселей, и поток направляется к потребителям уже зависимо от давления нагрузки, предпочтительно к потребителям с минимальным давлением нагрузки.

Потребители с большим давлением нагрузки снижают скорость вплоть до полной остановки.

Поэтому в гидросистемах тракторов мощностью свыше 180 л.с. применяется система LUDV (независимое от нагрузки распределение потока), которая решает эту проблему. Как показано на принципиальной схеме (рис. 3), компенсаторы давления подключены после переменных дросселей и самое высокое давление наиболее нагруженного потребителя сообщается не только насосу, но и на компенсаторы давления остальных потребителей.

Перепад давления Δр (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 (Δр1 и Δр2) 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 Δр1 и Δр2 снижается. Благодаря самому большому оповестительному сигналу о давлении нагрузки на все компенсаторы давления распределение расхода происходит независимо от давления нагрузки пропорционально положениям золотников.

Рисунок 9 — Принцип системы LS

Рисунок 10 — Принцип системы LUDV

Пропорциональное деление подачи насоса для двух потребителей показано на примере (рис.4). Если работает один потребитель с номинальным расходом Q = 80 л/мин., то регулируемый насос обеспечивает ему требуемый поток. Если начинает работать второй потребитель с QSoll=50 л/мин., то максимальная подача насоса Q=100 л/мин. распределяется в соотношении 100/130=0,77 между двумя потребителями.

Рисунок 11 — Распределение потока при LUDV (Flow-sharing)

Система LUDV имеет практическое преимущество перед системой LS в гидросистемах машин, для которых важно сохранение синхронности движений при изменении их скорости. Примером может служить гидросистема экскаватора, манипулятора или подъёмного крана с гидроприводом. Также целесообразно применять систему LUDV для машин с большим количеством исполнительных механизмов при небольшой вероятности их совместной работы. В этом случае можно применить насос меньшей производительности, который тем не менее обеспечит работу любого количества одновременно работающих механизмов.

Многие компоненты гидросистем LS и LUDV имеют свои конструктивные особенности. Это насосы, распределители, приоритетные клапаны, рулевые устройства, тормозные системы и др. Широкую гамму такой продукции выпускает фирма Bosch Rexroth.

Summary

The modern hydraulic systems with open center based on LS and LUDV principles provide as well flexible & high-precision actuators’ operation as low energy consumption thanks to considerable reduction of fluid throttling. The basic principles and regularities of LS and LUDV are shown in this item.

Список литературы

1. W. Götz. Electrohydraulic Proportional Valves and Closed Loop Control
Valves. — Robert Bosch GbmH, Automation Technology.-1989.- 149 p.
2. W.Götz. Theory and Applications. – Robert Bosch GmbH, Automation
technology.-1998.-291p.
3. Sznergies of Electric and Hydraulic. – Truninger.-2002.-6 p.
4. Gerhard Geerling. Successful Know-How Transfer: Rexroth AWZ on-board
tractor hydraulics symposium in Horb. –RIQ Rexroth Information Quarterly.-
2000.-No.3.- S.18-19.
5. O. Jonson. Load-sensing systems control speed accurately. – HYDRAULICS &
PNEUMATICS, MARCH 1995.-S.33-36.
6. K.Hesse. Components and systems for tractor, stacker and combine. Bosch
Rexroth Mobile Training. Elchingen.- S18. – 20. February 2003.
7. Drive and Control Systems for Combine Harvesters and Forage Harvesters. –
Bosch Rexroth AG.- 2001.- RE 98071.

---

При использовании материалов сайта ссылка на источник обязательна.
Copyright ©2015 Компания Гидростат

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)

2. 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
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
2

3. 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.
Недостатки систем с управлением по нагрузке:
Компоненты технически сложны и имеют большую стоимость.
Сложность диагностирования и отсутствие понимания у широких масс механиков
ИТОГ:
Целесообразна и незаменима для систем имеющих очень большое количество
потребителей/контуров и при этом не все из них работают постоянно или совсем редко,
особенно если насос только один. Позволяет при этом использовать насос меньшей
производительности (размера и стоимости).
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
3

4.

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
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
4
Почему выгодно использовать LS?
Пример 2
– Насос переменного объема с регулировкой по
давлению
– Неиспользуемое давление = потери энергии
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
5

6. 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)
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
6

7. SUMMARY: Потери энергии на разных режимах в разных системах

VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
7

8. LS и несколько исполнительных органов

VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
8

9. Потери мощности – несколько ИО

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.
pressur
e
Если только один ИО
задействован, потерянная
мощность (красный цвет) будет
равна произведению текущего
значения потока и Δp
pma
p = ppump
— pused
x
ppum
p load
Actuator
1
Actuator
2
Actuator
3
Q
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
9

10. Как это работает?

VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
10

11. 1. Ситуация “Stand-By” давление ожидания

VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
11

12. 2. Рабочий ход

VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
12

13. 3. Достигнуто Макс давление в системе

VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
13
Δ
P
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. ..
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
14

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

Управление расходом:
Поток от насоса – зависит только от величины открытия проходного
сечения золотника – “S”(“A”), т.к. величина ΔP – постоянна.
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
15

16. 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
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
16

17. Ограничение MAX давления – 1 (LS)

Ограничивает
давление,
непосредственно
воздействуя
давлением из линии
нагнетания насоса на
золотник регулятора –
ограничителя
давления
В данном примере 24 MПa
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
17

18.

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
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
18

19. 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.
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
19
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 фирмыпроизводители 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
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
20
LS с синхронизированными электронно-управляемыми системами
регулирования объёма насоса и привода золотников для быстроты
реакции и уменьшения энергетических потерь в системе.
Это новый перспективный тип, и в настоящее время не до конца разработан и не поставлен на
производство.
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
21

22. Простая LS система – погрузчики Volvo:

VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
22

23. 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:
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
23
”Hi-End” LS – системы
ЗАЧЕМ НУЖНЫ КОМПЕНСАТОРЫ ДАВЛЕНИЯ?
v1
200
v2 = 2. 45v1
v3 = const
100
100
100
ΔP = 20 bar
ΔP = 120 bar
106
6 BAR
220
220
-Нет компенсации
давления
-масса подн.груза 1000 кг
-Нет компенсации
давления
-масса подн. груза 500 кг
— ΔP падение давления
на дросселе 20 бар
-ΔP падение давления на
дросселе 120 бар
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
24
220
-Есть компенсация давления
— ΔP падение давления на
дросселе 6 bar
-Скорость ИО равномерна

25. С компенсаторами потока и давления “ПЕРЕД золотником”

(VOAC L90LS)
50
100
50
240
56
6 BAR
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
25
220
200
206
106
6 BAR
220
200
100
6 BAR
220
220

26. (VOAC L90LS)

С компенсаторами потока и
давления “ПЕРЕД золотником”
(VOAC L90LS)
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
26
С компенсаторами
“ПОСЛЕ золотника” –
(“Flowsharing”)
Система LS работает независимо от давления
нагрузки до тех пор, пока суммарный расход,
проходящий через переменные дроссели, не
достигнет величины максимальной подачи насоса.
Если при работе нескольких потребителей
необходимо пропустить к потребителям больший
поток, чем может обеспечить насос, то компенсатор
каждого потребителя не может обеспечить
управляющий перепад давления (потеря Δр) на
золотнике этого потребителя. Вследствие этого
компенсатор давления открывается и в
распределении потока не участвует. Расход насоса
больше не делится пропорционально сечению
дросселей, и поток направляется к потребителям
уже зависимо от давления нагрузки,
предпочтительно к потребителям с минимальным
давлением нагрузки. Потребители с большим
давлением нагрузки снижают скорость вплоть до
полной остановки.
Поэтому применяется система LUDV – Lastdruck
Unabhängige DurchflussVerteilung (независимое от
нагрузки распределение потока), которая решает эту
проблему – или так называемое “Flowsharing”
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
27
(Rexroth SX — LUDV)

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

(Rexroth SX — LUDV)
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
28

29.

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.
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
29

30. Ограничение МАКС давления в SX- на линии LS! — нельзя использовать компенсатор на насосе (золотник ”DR”)  потеря — ΔP — давление первичного пре

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
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
30

31. Основные отличия SX от обычных LS

VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
31

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

VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
32

33.

Linde Synchron Control1006781.exe
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
33

34. Linde Synchron Control

VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
34

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

VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
35

36. 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)
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
36

37. 1.2 Простое ограничение мощности при малых оборотах двигателя (WLO F-series)

Регулятор насоса работает как обычный LS и LP регулятор, когда обороты двигателя 1300 rpm и выше.
Если обороты находятся в диапазоне ниже 1300 и при этом давление от датчика в линии LS больше 10
bar и давление надува высокое (= нагрузка двигателя) – V-ECU подает на пропорциональный клапан на
регуляторе ток согласно фиксированному графику зависимости потока от насоса от оборотов. Золотник
пропорционального клапана открывает канал от рабочего давления к поршню регулировки наклона
шайбы в сторону уменьшения объема и тем самым понижая давление и поток, а следовательно и
мощность отбираемую от приводного двигателя.
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
37

38. 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)
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
38
Rexroth A10VSO – LR регулятор
(- BL71, Compact EC)
Druckwaage
Leistungsventil
B
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
39

40.

Регулятор мощности насоса A 10 V(S)O DFLR280
250
Регулировка внутренней пружины
200
150
100
Регулировка наружной
пружины
50
0
Начало контроля
40
60
80
Поток Q [ l/min ]
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
40
100

41. 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)
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
41

42. 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.
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
42
4.2. Регулятор с электронным управлением
величиной ΔР (- колесные экскаваторы)
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.
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
43

44. 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…
VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
44

45. 4.4. Регулятор с электронным управлением величиной ΔР (- колесные экскаваторы)

VCE CST RUB, Hydraulic Systems
ET, 2009
45

Гидравлические системы с открытым и закрытым центром

В производстве рабочих грузовиков гидравлические системы практически ежедневно используются для выполнения гидравлических работ; они норм. Но для выполнения гидравлической работы необходимы два условия – расход и напор. Хотя ни одно из условий не может быть устранено, можно контролировать либо расход, либо давление, и, как следствие, также контролировать гидравлическую работу.

Эта возможность управления потоком или давлением возможна благодаря двум различным конструкциям системы – системы с открытым центром или с закрытым центром . Термины «открытый центр» и «закрытый центр» используются для различения двух конструкций системы, поскольку каждая из них описывает конструкцию гидрораспределителя, а также тип гидравлического контура, используемого в системе. В системе с открытым центром поток является непрерывным, а давление прерывистым, в отличие от системы с закрытым центром, где поток прерывистый, а давление постоянное.

Системы с открытым центром

В системе с открытым центром при вращении насоса создается поток, который затем направляется обратно в резервуар через центральный проход внутри направляющего клапана. Когда одна из катушек гидрораспределителя перемещается, поток направляется на нагрузку и создается давление. Как только давление превышает нагрузку, груз перемещается и выполняется гидравлическая работа.

Системы с закрытым центром

Поток в системе с закрытым центром также создается вращением насоса; однако создается поток, достаточный только для поддержания смазки насоса и достижения резервного давления на гидрораспределителе. В системе с закрытым центром при перемещении золотника открывается проход для входа потока, в то время как сигнал давления отправляется от направляющего регулирующего клапана к насосу. Этот сигнал давления информирует насос о необходимости создания потока, необходимого для выполнения гидравлической работы.

Открытый и закрытый

Проще говоря, в системе с открытым центром масло непрерывно течет через распределительный распределитель с открытым центром независимо от того, используются его рабочие секции или нет. Однако в системе с закрытым центром направляющий клапан с закрытым центром сообщается с насосом, так что, когда рабочая секция не используется, насос сбрасывает ход поршня и перестает производить большой объем масла.

Традиционно система с открытым центром менее дорогая из-за используемого насоса постоянной производительности, который стоит меньше, чем насос переменной производительности, часто используемый в системе с закрытым центром. Система с закрытым центром, хотя, возможно, и более дорогая, обычно более эффективна, поскольку она не пропускает масло через клапан постоянно, когда он не используется. Следовательно, используется меньше энергии и меньше топлива, что приводит к экономии затрат на топливо.

Системы преобразования

Системы с открытым центром могут быть преобразованы в системы с закрытым центром и наоборот; хотя часто система с самого начала проектируется как открытый или закрытый центр. Преобразование обычно не выполняется в текущей системе, особенно в системе с открытым центром в закрытый, поскольку преобразование направленного регулирующего клапана с открытым центром в ходовой регулирующий клапан с закрытым центром требует дополнительных элементов, чтобы насос мог сбрасывать избыточный поток, когда он не нужен.

Чтобы насос сбрасывал избыточный поток, ему потребуется полнопоточный спускной клапан или что-то подобное, когда секционному клапану не требуется масло. Обычно электрический сбросной клапан используется в сочетании с рабочими секциями с электрическим приводом, чтобы клапан и насос могли сообщаться, когда поток не нужен; в противном случае насос всегда будет перекачивать больший объем масла, независимо от того, есть ли работа, которую необходимо выполнить.

Насос постоянной производительности может использоваться в системе с закрытым центром; тем не менее, те, кто создает систему, должны будут иметь соответствующие знания, чтобы правильно настроить систему с необходимыми элементами. Преобразование системы с закрытым центром в систему с открытым центром, с другой стороны, требует регулировки выпускного отверстия и открытия внутренних каналов внутри клапана, позволяющих маслу свободно течь через клапан прямо в бак. Однако не все клапаны имеют встроенную функцию переключения между открытым и закрытым центрами через выпускное отверстие.

При выборе гидравлической системы тип конструкции системы должен в конечном счете определяться на основе применения или системных требований. Но чтобы полностью понять, нужна ли система с открытым или закрытым центром, первым шагом будет знание различий между конструкциями, требований к гидравлической работе и важности соотношения затрат и эффективности.

 

 

Гидравлические системы: открытые и закрытые — Vanair

Гидравлические системы: открытые и закрытые

• 18 августа 2021 г.

Гидравлические системы с открытым и закрытым центром могут быть сложными для понимания. Итак, давайте объясним основные различия между двумя системами и плюсы/минусы использования приложения.

 

Системы с открытым центром
В гидравлических системах с открытым центром масло непрерывно протекает через всю систему. Соленоид направляет поток в компоненте либо для работы компонента (например, компрессора или крана), либо для обхода компонента без его работы.

 

Системы с закрытым центром
В гидравлических системах с закрытым центром главный насос компенсируется по давлению, что означает, что поток направляется на компоненты только при необходимости. Когда компонент не используется, поток давления системы не проходит через компонент.

 

Применение продукта Vanair®

Пример с открытым центром (без датчика нагрузки)

Пример с закрытым центром (с подключением с датчиком нагрузки)

Наиболее заметным отличием гидравлических систем с открытым и закрытым центром будет добавление соединения «линии измерения нагрузки» в версии с закрытым центром. Это соединение посылает гидравлический сигнал обратно к насосу с компенсацией давления, когда требуется компрессор.

Vanair® предлагает версии всех воздушных компрессоров Reliant™ как с открытым, так и с закрытым центром. Компрессоры Reliant имеют гидравлический привод и обеспечивают мощность воздуха от 30 до 185 кубических футов в минуту. Эти поршневые и винтовые машины превосходят конкурентов, предлагая более широкий диапазон мощности воздуха. Эти конструкции, устанавливаемые на транспортные средства, идеально подходящие для различных рынков тяжелых условий эксплуатации, имеют множество встроенных функций, включая комплекты для работы в холодную погоду и встроенные охладители гидравлического/компрессорного масла.

 

Какой лучший вариант ?

Открытый центр
– Плюсы: Простота установки – нет линии измерения нагрузки
– Плюсы: Дешевле; шестеренчатый насос меньшего размера
– Против: Поток постоянно течет под высоким давлением – выделение тепла

Закрытый центр
– Плюсы: Экономия топлива – требуется меньше л.с., поскольку вы не обеспечиваете постоянное давление в системе поток
– Против: Дорого; для работы требуется более мощный насос

Заключение

В заключение хочу сказать, что на протяжении 50 лет компании Vanair® доверяют предоставлять Mobile Power Solutions® там, где вам это нужно, когда вам это нужно и как вам это нужно.