Принципы LS и LUDV в гидросистемах открытого контура

Принципы LS и LUDV в гидросистемах открытого контура

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.

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

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:

.

Представительство Bosch Rexroth в Украине уже имеет опыт проектирования и комплектации гидросистем LS и LUDV для мобильных машин украинских производителей. Это тракторы, комбайн, комплекс землеройных машин, аэродромные погрузчики, асфальторезная машина. Уже имеющийся практический опыт эксплуатации этих машин показывает большую перспективу применения в условиях Украины самой разнообразной техники с гидросистемами Load Sensing и LUDV.

Дальнейшие разработки по развитию систем LS и LUDV идут по следующим основным направлениям:

1 Совмещение с устройствами регулирования мощности.

2 Реализация этих систем с помощью элементов компактной гидравлики.

3 Управление LS-сигналом с помощью электроники.

4 Расширение применения этих систем для всё новых видов машин и оборудования.

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. Gotz. Electrohydraulic Proportional Valves and Closed Loop Control Valves. - Robert Bosch GbmH, Automation Technology.-1989.- 149 p.

2. W.Gotz. 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.