Система рекуперации энергии в гидроприводе машин реферат

Обновлено: 02.07.2024

Гидравлический привод (гидропривод) — совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии. Обязательными элементами гидропривода являются насос и гидродвигатель.

Основное назначение гидропривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.).

В общих чертах, передача энергии в гидроприводе происходит следующим образом:

Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал насоса, который сообщает энергию рабочей жидкости.

Рабочая жидкость по гидролиниям через регулирующую аппаратуру поступает в гидродвигатель, где гидравлическая энергия преобразуется в механическую.

После этого рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в бак, либо непосредственно к насосу.

Виды гидроприводов

Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и объёмные:

В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости.

В объёмных гидроприводах используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости.

Объёмной называется гидромашина, рабочий процесс которой основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении её из рабочей камеры. К объёмным машинам относят, например, поршневые насосы, аксиально-поршневые, радиально-поршневые, шестерённые гидромашины и др.

Одна из особенностей, отличающая объёмный гидропривод от гидродинамического, — большие давления в гидросистемах. Так, номинальные давления в гидросистемах экскаваторов могут достигать 32 МПа, а в некоторых случаях рабочее давление может быть более 300 МПа.

Объёмный гидропривод применяется в горных и строительно-дорожных машинах, в станкостроении и др.

В зависимости от конструкции и типа входящих в состав гидропередачи элементов объёмные гидроприводы можно классифицировать по нескольким признакам.

По характеру движения выходного звена гидродвигателя

Гидропривод вращательного движения

когда в качестве гидродвигателя применяется гидромотор, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает неограниченное вращательное движение;

Гидропривод поступательного движения

у которого в качестве гидродвигателя применяется гидроцилиндр — двигатель с возвратно-поступательным движением ведомого звена (штока поршня, плунжера или корпуса);

Гидропривод поворотного движения

когда в качестве гидродвигателя применён поворотный гидродвигатель, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает возвратно-поворотное движение на угол, меньший 360°.

По возможности регулирования

Если скорость выходного звена (гидроцилиндра, гидромотора) регулируется изменением частоты вращения двигателя, приводящего в работу насос, то гидропривод считается нерегулируемым.

Регулируемый гидропривод

в котором в процессе его эксплуатации скорость выходного звена гидродвигателя можно изменять по требуемому закону. В свою очередь регулирование может быть: *дроссельным, объёмным, объёмно-дроссельным.

Регулирование может быть: ручным или автоматическим.

В зависимости от задач регулирования гидропривод может быть:

стабилизированным

программным

Саморегулируемый гидропривод

автоматически изменяет подачу жидкости по фактической потребности гидросистемы в режиме реального времени (без фазового сдвига).

По схеме циркуляции рабочей жидкости

Гидропривод с замкнутой схемой циркуляции

в котором рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается во всасывающую гидролинию насоса.

Гидропривод с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости компактен, имеет небольшую массу и допускает большую частоту вращения ротора насоса без опасности возникновения кавитации, поскольку в такой системе во всасывающей линии давление всегда превышает атмосферное. К недостаткам следует отнести плохие условия для охлаждения рабочей жидкости, а также необходимость спускать из гидросистемы рабочую жидкость при замене или ремонте гидроаппаратуры;


Гидросистемы с замкнутой схемой циркуляции ррабочей жидкости (справа) и с разомкнутой схемой (слева). На схеме слева всасывающая и сливная гидролинии сообщаются с баком (разомкнутая схема); на схеме справа бак используется только для вспомогательной гидросистемы (системы подпитки). Н и Н1 — насосы; М — гидромотор; Р — гидрораспределитель; Б — гидробак; Н1 — насос системы подпитки; КП1, КП2, — Предохранительные клапана; КО1 и КО2 — обратные клапана. Предохранительные клапана КП (на схеме слева), КП1 и КП2 (на схеме справа) срабатывают в тот момент, когда нагрузка на валу гидромотора слишком велика, и давление в гидросистеме превышает допустимую величину. Обратные клапана КО1 и КО2 срабатывают тогда, когда давление слишком мало, и возникает опасность кавитации

Гидропривод с разомкнутой системой циркуляции

в котором рабочая жидкость постоянно сообщается с гидробаком или атмосферой.

Достоинства такой схемы — хорошие условия для охлаждения и очистки рабочей жидкости. Однако такие гидроприводы громоздки и имеют большую массу, а частота вращения ротора насоса ограничивается допускаемыми (из условий бескавитационной работы насоса) скоростями движения рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе.

По источнику подачи рабочей жидкости

Насосный гидропривод

В насосном гидроприводе, получившем наибольшее распространение в технике, механическая энергия преобразуется насосом в гидравлическую, носитель энергии — рабочая жидкость, нагнетается через напорную магистраль к гидродвигателю, где энергия потока жидкости преобразуется в механическую. Рабочая жидкость, отдав свою энергию гидродвигателю, возвращается либо обратно к насосу (замкнутая схема гидропривода), либо в бак (разомкнутая или открытая схема гидропривода). В общем случае в состав насосного гидропривода входят гидропередача, гидроаппараты, кондиционеры рабочей жидкости, гидроёмкости и гидролинии.

Магистральный гидропривод

В магистральном гидроприводе рабочая жидкость нагнетается насосными станциями в напорную магистраль, к которой подключаются потребители гидравлической энергии. В отличие от насосного гидропривода, в котором, как правило, имеется один (реже 2-3) генератора гидравлической энергии (насоса), в магистральном гидроприводе таких генераторов может быть большое количество, и потребителей гидравлической энергии также может быть достаточно много.

Аккумуляторный гидропривод

В аккумуляторном гидроприводе жидкость подаётся в гидролинию от заранее заряженного гидроаккумулятора. Этот тип гидропривода используется в основном в машинах и механизмах с кратковременными режимами работы.

По типу приводящего двигателя гидроприводы

приводом от ДВС

Преимущества

К основным преимуществам гидропривода относятся:

возможность универсального преобразования механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки, простота управления и автоматизации;

простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машин от перегрузок;

широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости выходного звена;

большая передаваемая мощность на единицу массы привода;

надёжная смазка трущихся поверхностей при применении минеральных масел в качестве рабочих жидкостей;

получение больших сил и мощностей при малых размерах и весе передаточного механизма;

возможность осуществления различных видов движения;

возможность частых и быстрых переключений при возвратно-поступательных и вращательных прямых и реверсивных движениях;

возможность равномерного распределения усилий при одновременной передаче на несколько приводов;

упрощённость компоновки основных узлов гидропривода внутри машин и агрегатов, в сравнении с другими видами приводов.

К недостаткам гидропривода относятся:

утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, особенно при высоких значениях давления;

нагрев рабочей жидкости, что в ряде случаев требует применения специальных охладительных устройств и средств тепловой защиты;

более низкий КПД (по приведённым выше причинам), чем у сопоставимых механических передач;

необходимость обеспечения в процессе эксплуатации чистоты рабочей жидкости и защиты от проникновения в неё воздуха;

пожароопасность в случае применения горючей рабочей жидкости;

зависимость вязкости рабочей жидкости, а значит и рабочих параметров гидропривода, от температуры окружающей среды;

в сравнении с пневмоприводом — невозможность эффективной передачи гидравлической энергии на большие расстояния вследствие больших потерь напора в гидролиниях на единицу длины.

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982.

2. Гейер В. Г., Дулин В. С., Заря А. Н. Гидравлика и гидропривод: Учеб для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1991.

3. Юфин А. П. Гидравлика, гидравлические машины и гидропривод. — М.: Высшая школа, 1965.

6. Лепешкин А. В., Михайлин А. А., Шейпак А. А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник, ч.2. Гидравлические машины и гидропневмопривод. / под ред. А. А. Шейпака. — М.: МГИУ, 2003. — 352 с.

Изобретение относится к области энергосбережения и предназначено для рекуперации энергии элементов гидропривода поворотной платформы одноковшовых экскаваторов.

Известен способ [RU 2533472, МПК F16Н] рекуперации энергии привода экскаватора с применением гидропривода регенерирующего большую долю приводной энергии и предоставляющий ее в распоряжение для других движений привода. Регенерация энергии происходит следующим образом: при приведении в действие поворотного механизма в случае затормаживания поворотной платформы экскаватора тормозная энергия направляется регулируемым устройством на аккумулирование. При необходимости, эта энергия может также через второе реверсивное регулируемое устройство отдаваться другим устройствам, например насосам, соединенным со вторым регулируемым устройством. В аккумуляторе тормозная энергия поворотной платформы накапливается, чтобы ее можно было снова использовать при следующем ускорении. Эта энергия подается тогда снова к служащему в качестве двигателя поворотного механизма регулируемому устройству. При необходимости, накопленная в аккумуляторе энергия может подаваться также к другому реверсивному регулируемому устройству, посредством которого поддерживается, например, рабочая гидравлика других присоединенных систем, например подъемного механизма и т.д. Предлагаемый эффект может быть усилен работой второго гидроаккумулятора для компенсации отобранной у другого гидроаккумулятора или возвращенной гидравлической жидкости. Дополнительный гидроаккумулятор присоединен преимущественно на стороне низкого давления замкнутого гидравлического контура.

Однако известный способ обладает следующими недостатками: невозможность регулирования скоростных режимов механизма соответствующие действующим динамическим нагрузкам, коэффициент загрузки привода λзп остается высоким, не в полной мере используется кинетическая энергия поворотной платформы, усложнение схемы гидропривода, низкая надежность гидровакуумных аккумуляторов в зимний период.

Из известных технических решений наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому объекту является энергосберегающий способ регулирования расхода жидкости в гидросистемах [Пат. 2244173, RU F15В 21/14. Энергосберегающий способ регулирования расхода жидкости в гидросистемах и гидросистема для его осуществления/ Щербаков В.Ф.] (содержащих, по меньшей мере, два исполнительных гидродвигателя, питающихся от одного нерегулируемого насоса, логические элементы и регуляторы потока), заключающийся в том, что поток рабочей жидкости от насоса подают одновременно ко всем гидродвигателям через объемный делитель потока, выполненный в виде обратимых гидромашин, отличающийся тем, что избыточный поток рабочей жидкости в гидролинии нагруженного гидродвигателя из дозирующего клапана возвращают через логический элемент на вход объемного делителя потока, а давление рабочей жидкости в гидролинии наиболее нагруженного гидродвигателя поднимают обратимой гидромашиной объемного делителя потока, работающей в данный момент в режиме насоса, последовательно установленного за нерегулируемым насосом, и приводимого обратимой гидромашиной объемного делителя потока, работающей в режиме гидромотора, и при этом рекуперируют энергию возвращаемого потока рабочей жидкости в одной из гидромашин объемного делителя потока, имеющей положительную разность давлений и работающей в данный момент в режиме гидромотора.

Этот способ обладает недостатками:

1. Большие потери при гидравлических сопротивлениях потока рабочей жидкости;

2. Невозможность адаптироваться приводу к резко изменяющейся динамической нагрузке;

3. Нестабильность переходных режимов поворота платформы в единицу времени;

4. Низкие показатели энергоэффективности работы привода;

5. Неэффективное перераспределение мощности привода в соответствии с энергоемкостью тактов при рекуперации энергии;

6. Отсутствие возможности автоматизации энергоемких режимов управления.

Указанный технический результат достигают тем, что предложен способ рекуперации энергии гидропривода поворотной платформы экскаватора, при котором выполняют перераспределение динамической нагрузки по контактным поверхностям исполнительных механизмов и рекуперируют энергию потока рабочей жидкости с дифференцированием скоростных режимов эксплуатации, через программно-логический контроллер, при этом система датчиков считывает значения динамических нагрузок и передает контрольно-измерительный сигнал на программно-логический контроллер, который включает электрорекуператор: либо в режим генератора, накапливая электроэнергию на отдельном аккумуляторе за счет торможения поворотной платформы, либо в режим электродвигателя, расходуют накопленную на отдельном аккумуляторе электроэнергию за счет ускорения платформы, посредством рабочего органа перераспределения динамической нагрузки по элементам привода поворотной платформы экскаватора по заданным режимам эксплуатации.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами, где на Фиг. 1 приведено одно из возможных устройств энергосберегающего привода поворотной платформы землеройной машины, реализующих предлагаемый способ. На Фиг. 2 представлена функциональная схема системы адаптации крутящих моментов, поясняющая работу системы устройств рекуперации энергии. На Фиг. 3 представлена блок-схема формирования сигналов между системой датчиков рекуперативной системы и программно-логическим контроллером (ПЛК) поворота платформы экскаватора, поясняющая сущность взаимодействия систем в автоматизированном режиме на разных нагрузочных режимах.

Электродвигатель ДИ-180-7,5 постоянного тока обеспечивает максимальный дополнительный крутящий момент 20,5 Н⋅м. Малое время отклика электрорекуператора позволяет поворачивать поворотную платформу в заданном интервале времени. Электрорекуператор передает дополнительную силу на венец опорно-поворотного круга. С другой стороны вала электрорекуператора установлен магнит, который используется ПЛК для определения частоты вращения ротора. Этот сигнал ПЛК определяет скорость вращения поворотной платформы. Датчик частоты вращения ротора электродвигателя передает сигнал на ПЛК 160-24. А-М усилителя поворотной платформы. По входным сигналам: датчика угла поворота ведущей шестерни редуктора ДУП (ARS V2); датчика подачи давления в гидролинию поворота платформы ДД (РЗМВ); датчика крутящего момента ДКМ (DR-28000); датчика частоты вращения ротора электродвигателя электрорекуператора ДЧ; датчика скорости поворотной платформы ДС; через источник питания блока управления в панели приборов, программный контроллер управления определяет величину дополнительной силы. Рассчитанное напряжение подается на электродвигатель ДИ-180-7,5 электрорекуператора привода поворота платформы.

Как наиболее простого и надежного аппарата, блок-схема которого представлена на Фигуре 3. Рассматривая принцип работы механизма, выделим основные моменты функционирования. При повороте платформы в одну сторону сигнал определенной полярности с датчика угла поворота платформы ДУПП (датчик момента) поступает на один из входов формирователя напряжения управления ФНУ, на второй его вход поступает сигнал с датчика угла поворота платформы ДУПП, где происходит их сравнение. С выхода ФНУ поступает сигнал на блок логики БЛ, который через замкнутый ключ Кл управляет датчиком положения ротора ДПР. Последний, в свою очередь, через формирователь импульсов управления ФИУ, связан с распределителем импульсов РИ, на выходе которого формируются специальные сигналы управления шестью ключами коммутатора К, к выходу которого подключен исполнительный электродвигатель ЭД, который отрабатывает и корректирует заданный угол и скорость поворота платформы. При повороте платформы в обратную сторону или возврате в исходное положение, сигнал с ДУПП меняется на противоположный и дополнительно воздействует на ФИУ, на выходе которого два слаботочных сигнала управления меняются местами по фазам двигателя, что приводит к вращению исполнительного двигателя в обратную сторону. После каждой отработки заданного угла ведущей шестерней поворота платформы Кл разрывает связь идущую к ДПР и двигатель останавливается, фиксируя платформу в заданном положении.

Так как исполнительный электродвигатель постоянно работает в режиме пуска и торможения, то необходимо ограничить большие пусковые токи, потребляемые двигателем. Эту функцию выполняют следующие узлы программно-логического контроллера (Фиг. 2): датчик тока ДТ; узел сравнения УС; усилитель рассогласования УР; задающий генератор ЗГ; широтно-импульсный модулятор ШИМ. На основе анализа параметров и характеристик привода поворотной платформы экскаватора как объекта управления выделены пять основных контуров регулирования и контроля обеспечивающие рекуперацию энергии: 1 контур - регулирует крутящий момент на валу гидродвигателя за счет изменения крутящего момента на валу двигателя постоянного тока; 2 контур - регулирует угловое ускорение поворотной платформы экскаватора при разгоне за счет изменения крутящего момента на валу двигателя постоянного тока (перераспределение сил и моментов, адаптация привода к динамической нагрузки); 3 контур - регулирует угловое ускорение поворотной платформы экскаватора при торможении за счет изменения крутящего момента на валу двигателя постоянного тока (перераспределение сил и моментов, преобразование и рекуперация энергии, адаптация привода к динамической нагрузке); 4 контур - регулирует угловую скорость поворотной платформы экскаватора в период движения между разгоном и торможением за счет изменения крутящего момента на валу двигателя постоянного тока (выравнивание амплитуды ускорений, адаптация привода к динамической нагрузки); 5 контур - контролирует состояние предохранительного перепускного клапана.

Рекуперация энергии элементов гидропривода поворота платформы экскаватора по предлагаемому способу преобразования энергии, перераспределения сил и моментов, а также изменению крутящего момента на валу электрорекуператора позволяет:

1. Преобразовать гидравлическую энергию в электрическую;

3. Адаптировать привод к резко меняющимся значениям сил и моментов инерции;

4. Обеспечить плавность амплитуды переходных режимов;

5. Аккумулировать преобразованную энергию;

6. Перераспределять силы и моменты по контактным поверхностям приводных механизмов;

7. Увеличить рабочий ресурс;

8. Улучшить показатели энергоэффективности гидропривода;

9. Возможность автоматизации процесса.

Похожие патенты RU2618154C1

  • Гойдо Максим Ефимович
  • Бодров Валерий Владимирович
  • Багаутдинов Рамиль Мерсеитович
  • Батурин Александр Алексеевич
  • Лукашов В.С.
  • Акинфиев А.А.
  • Макаров В.В.
  • Овчинников Н.П.
  • Романов А.В.
  • Банько Н.Н.
  • Кубачек Владимир Рудольфович
  • Шестаков Виктор Степанович
  • Прахов Леонид Петрович
  • Скобелев Лев Сергеевич
  • Катюхин Б.П.
  • Болтыхов Виктор Пантелеевич
  • Рустанович Александр Вячеславович
  • Маркин Владимир Алексеевич
  • Качкин Юрий Михайлович
  • Сидоренко Валентин Сергеевич
  • Ле Чунг Киен
  • Ракуленко Станислав Вадимович
  • Ржевский Валентин Александрович
  • Жерелов Александр Иванович
  • Чесаченко Василий Иванович
  • Маркин Виктор Никитович
  • Салтан Сергей Семенович
  • Ткаченко Валентин Александрович
  • Лысенко Сергей Владимирович
  • Золотаревский Леонид Геннадиевич
  • Кубачек Владимир Рудольфович
  • Закаменных Юрий Геннадьевич
  • Рудоискатель Татьяна Владимировна
  • Тарасов Владимир Никитич
  • Алексеева Тамара Васильевна
  • Чемлакова Ирина Владимировна
  • Гаврилов Николай Иванович
  • Лукашов Владимир Семенович
  • Юрыгин Николай Иванович

Иллюстрации к изобретению RU 2 618 154 C1




Реферат патента 2017 года СПОСОБ РЕКУПЕРАЦИИ ЭНЕРГИИ ГИДРОПРИВОДА ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ ЭКСКАВАТОРА


Изобретение относится к области энергосбережения и предназначено для рекуперации энергии элементов гидропривода поворотной платформы одноковшовых экскаваторов. В способе программно-логический контроллер через систему датчиков считывает нарастание пиковых значений динамических нагрузок - крутящего момента, угла поворота, углового ускорения и при отклонении от заданных значений крутящего момента включает в работу электрорекуператор. При превышении критических значений динамической нагрузки электрорекуператор притормаживает платформу и работает как генератор, преобразовывая механическую и гидравлическую энергию в электрическую, аккумулируя часть энергии в аккумуляторе, а часть, перенаправляя в бортовую сеть. При работе электрорекуператора гидравлическая система функционирует на пониженном давлении с меньшими мощностями насоса и гидромотора, регулирование динамических и скоростных характеристик осуществляется электрорекуператором путем изменения крутящего момента на валу приводной шестерни. В процессе работы электрорекуператора исполнительные механизмы привода синхронно перераспределяют силовую нагрузку по контактным поверхностям кинематических пар, обеспечивая снижение концентрации внутренних напряжений на ограниченной площади контакта в единицу времени работы. Технический результат – снижение потерь энергии. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 618 154 C1

Способ рекуперации энергии гидропривода поворотной платформы экскаватора, при котором выполняют перераспределение динамической нагрузки по контактным поверхностям исполнительных механизмов и рекуперируют энергию потока рабочей жидкости с дифференцированием скоростных режимов эксплуатации, через программно-логический контроллер, отличающийся тем, что система датчиков считывает значения динамических нагрузок и передает контрольно-измерительный сигнал на программно-логический контроллер, который включает электрорекуператор: либо в режим генератора, накапливая электроэнергию на отдельном аккумуляторе за счет торможения поворотной платформы, либо в режим электродвигателя, расходуя накопленную на отдельном аккумуляторе электроэнергию за счет ускорения платформы, посредством рабочего органа перераспределения динамической нагрузки по элементам привода поворотной платформы экскаватора по заданным режимам эксплуатации.


Доказывать необходимость рекуперативного торможения, то есть такого, при котором энергия машины снова аккумулируется, чтобы быть потом использованной для разгона, никому было не нужно. Эффективность схемы еще с 60-х годов проверена на железной дороге. Но там используются электровозы, и энергия сразу возвращается в сеть. Машинам такой способ не очень подходит ввиду отсутствия на большинстве из них электромоторов…

А поскольку машины ездят не по рельсам, то и места торможения и разгона тоже не очень-то поддаются прогнозированию. Поэтому способ, используемый на некоторых станциях метрополитена, – расположение точек остановки на возвышенностях, что позволяет разгоняться за счет запаса потенциальной энергии и замедляться за счет подъема, – тоже не востребован. Разве что места остановок автобусов традиционно стараются располагать на горках.

Маховик в вакууме

Исторически первой системой рекуперации для машин с ДВС стала система с механическим накоплением энергии во вращающемся маховике. Подобные системы применялись в основном на строительной технике, где крупные вращающиеся части использовались как накопитель энергии, а передача мощности шла через гидравлические или электросистемы.

1.jpg

Но область применения такого рода технологий оставалась узкой – в первую очередь это были большие экскаваторы и краны, часто портовые. Сделать систему более компактной и установить на легковой автомобиль просто никому не приходило в голову, любой способ реализации упирался в низкую стоимость энергии и высокую цену устройства.

При цене нефти менее 4 долларов за баррель внедрять нечто подобное на транспорте никому не приходило в голову, и даже после первых нефтяных кризисов запас по модернизации ДВС с лихвой перекрывал потребности в экономии топлива. Компания Volvo даже испытывала систему на модели 260 в 1980 году, но мощность порядка 10 киловатт со стальным маховиком не оправдали ожиданий, и программа была свернута.

Скачок технологий в 80-е годы позволил создать более эффективные системы накопления энергии на маховике, устранив основную проблему – вероятность взрывного разрушения маховика. Решили проблему просто: сделали маховик из нитей, которые при разрушении просто его тормозили. А помещение его в вакуумный контейнер и использование газовых подшипников позволило запасать энергию на весьма приличный срок, до нескольких дней, хотя большинство таких систем рассчитаны на короткий цикл работы, от поступления энергии на маховик до ее расходования проходит несколько минут или даже секунд.

Так работает, например, гоночная система KERS в Формуле-1. Есть и практические примеры ее реализации на условно серийных машинах, например на Porsche и Ferrari. Но на практике, скорее всего, распространения такая система не получит. Наряду с такими достоинствами, как очень высокая емкость и большая мощность накопления, в числе недостатков останутся и гироскопический эффект, и довольно высокие потери как в приводе, так и в самой подвеске маховика. Как итог – область применения этой технологии так и осталась узкоспецифичной, и пока перспектив к изменению ситуации не видно, развитие чисто электрических методов накопления энергии пока идет лучше, а выдающаяся удельная мощность маховиков-накопителей пока не пригодилась.

Жидкость и газ под давлением

Несколько перспективнее выглядит система пневмогидравлической рекуперации, наиболее известной у нас как Peugeot Hybrid Air. Она является хорошо отработанной схемой, хотя реально существующие с ней машины не так уж широко известны. Это в первую очередь… мусоровозы.

Десятки машин с системой Bosch и Eaton уже более десяти лет эксплуатируются в США, и их гибридный привод проявил себя как надежный и недорогой. Суть работы такой установки заключается в возможностях гидромотора, который при торможении закачивает рабочую жидкость в большой гидроаккумулятор – трубу со сжатым газом. При разгоне машины газ вытесняет жидкость, жидкость крутит тот же гидромотор и помогает экономить топливо. В системе нет дорогих аккумуляторов, и ресурс ее очень велик. Мощность гидромоторов тоже велика, а стоимость, наоборот, крайне низкая.

Одна загвоздка: гидроаккумулятор имеет большие габариты и массу, и реально его энергии хватает на один-два цикла разгона и торможения, пробег без включения ДВС составляет всего пару километров для легковой машины и сотни метров для грузовика. При использовании на автобусах или мусоровозах подобная система позволяет полностью отказаться от использования традиционных тормозных механизмов, гидромотор может замедлить машину вплоть до полной остановки. В этом пневмогидравлический рекуператор даже превосходит электрические системы, те при малой скорости вращения колес уже не эффективны.

Дополнительным плюсом является возможность запасти энергию надолго, на часы и дни. В отличие от маховиков, которые уже через десятки минут теряют солидную часть запасенной мощности. К сожалению, масштабные планы компании Peugeot были прохладно восприняты новыми акционерами из китайской Dongfeng, а также партнерами по разработке системы из Ford. Но судя по новостям, именно китайские грузовики Dongfeng могут оказаться следующими массовыми носителями этой технологии.

Электроторможение с рекуперацией

Главным конкурентом этих безусловно интересных, но обладающих множеством ограничений схем выступает уже классическая электрическая схема с электромотором, аккумуляторами или суперконденсаторами.

Обычное электрическое торможение и рекуперация хороши уже тем, что используются на железной дороге около 60 лет и отработаны до мелочей. Все конструктивные схемы с синхронными, асинхронными и коллекторными двигателями давно известны и рассчитаны. Энергия передается обратно в питающую сеть, запасается в аккумуляторы или суперконденсаторы и может быть использована через длительное время.

В 1997 году вышла первая серийная Toyota Prius, которая остается на данный момент самой популярной гибридной машиной и законодателем мод в своем классе. В ее схеме приняли решение использовать электромоторы малой мощности и недорогую никель-металлгидридную аккумуляторную батарею также малой мощности, а для компенсации этих недостатков наделили машину очень сложной трансмиссией со множеством режимов работы ДВС, электродвигателя и генератора. Успех этой схемы сильно повлиял на развитие подобных технологий у других производителей. Сейчас число моделей машин с гибридным приводом перевалило за два десятка.

You are using an outdated browser. Please upgrade your browser to improve your experience.

Зарегистрировать авторство

Полная стоимость депонирования произведения с выдачей свидетельства составляет 1200 рублей

Выберите вид интеллектуальной разработки:

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ БЛОК РЕКУПЕРАЦИИ ЭНЕРГИИ

Для просмотра информации о патентах вам необходимо зарегистрироваться и оплатить 30-ти дневный доступ. Разовый платеж составит 149 рублей (НДС не облагается).

Способ испытания труб на герметичность

Изобретение относится к области испытательной техники и направлено на повышение производительности испытаний труб на герметичность путем ускорения выпуска воздуха из трубы в процессе испытаний, что обеспечивается за счет того, что трубу зажимают оправками по обоим ее торцам, центрируют и.

Гидропривод подвижной траверсы пресса

Изобретение относится к гидравлическим прессам. Гидропривод подвижной траверсы пресса содержит рабочие и возвратные гидроцилиндры, гидрораспределители управления гидроцилиндрами, напорную и сливную гидролинии. В прессе предусмотрено устройство наполнения рабочих полостей рабочих гидроцилиндров.

Гидропривод подвижной траверсы пресса

Изобретение относится к прессовому оборудованию, в частности к гидравлическим прессам. Гидропривод подвижной траверсы пресса содержит рабочие и возвратные гидроцилиндры, гидрораспределители управления этими гидроцилиндрами, напорную и сливную гидролинии и устройство наполнения рабочих полостей.

Установка для хромирования длинномерных изделий

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для хромирования преимущественно длинномерных тел вращения, например, валов и штоков с уступами, коническими и выпуклыми или вогнутыми участками или другим неправильным профилем со смещением одной части профиля.

Установка бесконтактного измерения деформации

Изобретение относится к вспомогательным приспособлениям контрольно-измерительной техники и может быть использовано для повышения точности измерений деформаций при статических и повторно-статических испытаниях образцов на растяжение, сжатие и изгиб в особенности при многоосевом нагружении.

Зажимное устройство для труб

Изобретение относится к области машиностроения и испытательной техники и может быть использовано для зажима присоединяемых к гидравлической системе труб при гидравлических испытаниях труб. Сущность: зажимное устройство для труб содержит корпус (1) с цилиндрическим каналом (2) и гнездом (3) под.

Способ управления электрогидравлическим следящим приводом вибростенда

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к электрогидравлическим следящим приводам вибростендов, и может быть использовано при создании и модернизации стендов, предназначенных для проведения испытаний изделий и конструкций всевозможного назначения на вибропрочность и.

Читайте также: