Техника фирмы "Drenstein & Koppel"

Фирма "Drenstein & Koppel" (ФРГ) явилась первым изготовителем гидравлических экскаваторов как экскаваторов большой грузоподъемности и мощности, так и экскаваторов с ковшом малой емкости, с общей массой от 10 до 40 тонн, все модели которых оснащены трехнасосной системой (системой управления насосами, РМS), в которой третий насос предусмотрен исключительно для поворотного механизма.

Экономичность гидравлического экскаватора, которому его мощность привода нужна почти полностью как гидравлическая, в значительной мере зависит от того, с каким коэффициентом полезного действия эта система преобразует отдаваемую двигателем механическую мощность в гидравлическую и может направить ее в отдельные узлы и системы (гидравлическим двигателям, цилиндрам).

От применяемых в настоящее время гидравлических систем ожидают, что они могут управлять несколькими операциями одновременно, независимо друг от друга и от давления груза. Кроме того, потери энергии при холостом ходе, точном управлении или при достижении максимального давления должны сокращаться до минимума. В конструкторских отделах изготовителей гидравлических экскаваторов в этом плане было сделано много важных и полезных разработок. "Европейские" гидравлические экскаваторы, которые были разработаны фирмами "Poclain" во Франции, "Liebherr" и "Drenstein & Koppel" в ФРГ, получили мировое признание. Ведущиеся в нескольких направлениях разработки показали, что чисто механико-гидравлические системы давали только ограниченные возможности к улучшению. Это привело к применению электроники. С помощью электронного управления и регулирования приводным двигателем и гидравлическими насосами могут быть выполнены многие функции, которые механико-гидравлическими системами не выполнялись вообще или реализовывались только в ограниченном объеме.

Такая разработка, применяемая вначале лишь для мощных экскаваторов, была применена также и для экскаваторов с ковшом малой емкости, получивших за счет этого значительное повышение эффективности.

Так, фирма "Drenstein & Koppel", которая уже давно применяла для мощных экскаваторов трехнасосную систему (гидравлическую) с отдельным циклом для поворотного механизма, явилась первым изготовителем гидравлических экскаваторов, применивших такую систему и для экскаваторов с ковшом малой емкости. В типовом ряду экскаваторов с общей массой от 10 до 40 тонн до настоящего времени были общеприняты гидравлические системы с двумя управляемыми дросселями насосами. При этом исключительное подчинение отдельного насоса поворотному механизму было невозможно.

Трехнасосная система позволила учесть различные по времени рабочие перемещения благодаря разнообразному управлению работой насосов. В такой гидравлической системе, названной фирмой "Drenstein & Koppel" "системой управления насосами (PMS)", третий насос с замкнутым циклом предусмотрен исключительно для поворотного механизма (см. рис. 1). Благодаря электронному управлению и регулированию гидравлическими насосами и подчинению одного насоса определенному потребителю, привод постоянно приспосабливается к рабочим движениям, мощность двигателя используется постоянно и в значительной мере, кинетическая энергия поворотной платформы при торможении частично рекуперируется для привода рабочих цилиндров.

При трехнасосной системе гидравлические насосы для отдельных движений управляются следующим образом: поворотный насос - моментное управление в замкнутом цикле; рабочие насосы - количественное управление с напластованным регулированием отдельных мощностей и автоматической суммирующей схемой.

При моментном управлении поворотный насос подает всегда столько масла, сколько необходимо для поддержания давления в трубопроводе к поворотному двигателю (регулируется водителем экскаватора с помощью рычага управления).

При количественном управлении посредством гидравлического опережающего регулирования управляются не только ходовые клапаны, но и дополнительно управляется объем подачи рабочих насосов. При этом при трехнасосной системе количественное управление напластовывается регулированием отдельных мощностей. Если запрошенный водителем экскаватора объем подачи превысил допустимую мощность насоса, то регулятор мощности на каждом рабочем насосе ограничит объем подачи. При полной нагрузке трехнасосная система работает как гидравлическая с регулированием отдельных мощностей. В противоположность регулированию суммы мощностей при регулировании отдельных мощностей объем подачи насоса регулируется независимо от давления груза, действующего на другой насос. Поэтому движения не оказывают влияния друг на друга. При трехнасосной системе разбивка мощности двигателя между гидравлическими цилиндрами не постоянна, так как третий насос за счет своего жесткого подчинения поворотному циклу находится в действии лишь периодически. Если не поворачивают, то оба насоса (рабочих) должны передать всю мощность двигателя. По этой причине сумма гидравлических мощностей, которую могут отдать все три насоса, в значительной мере превышает мощность двигателя. А для того, чтобы двигатель экскаватора в конечном итоге не мог быть перегружен, вышестоящее регулирование должно координировать потребление мощности гидравлическими насосами. Именно об этом заботится система управления насосами (PMS), микропроцессорная система для контроля и регулирования гидравлическими насосами и приводным двигателем.

Существенной составной частью системы PMS является электронное регулирование предельной нагрузки, которое ограничивает потребление мощности таким образом, чтобы не превышалась имеющаяся в наличии мощность двигателя (см. рис. 2). На потребление мощности поворотным насосом система PMS влияния не оказывает.

Евгений МАРГАЙЛИК, инженер и патентовед ВОИР