Med mange egenskaber, såsom effekttæthed, er hydrauliske systemer blevet det langsigtede-valg for mange mobile ikke-vejgående maskiner. I de senere år, drevet af stadig strengere reguleringer og kontinuerlige teknologiske fremskridt, forventes elektrificering at blive hovedretningen i fremtiden.
Så når traditionel hydraulisk teknologi møder elektrisk teknologi, hvilken slags gnist vil de så kollidere?
I dag diskuterer vi, hvordan man kan udnytte hydraulisk og elektrisk teknologi til at kombinere hydrauliske komponenter, motorer og køretøjsstyringer for at optimere maskinens ydeevne og møde fremtidens udfordringer.
01. Hydrauliksystemet forsvinder ikke
Markedet investerer flere penge i forskning i elteknologi end nogensinde før. Ifølge en Reuters-analyse planlægger globale bilproducenter at bruge mere end 5 billioner dollars på forskning og udvikling af elektriske køretøjer og batterier inden 2030. Ved at øge investeringerne planlægger de at udfase fossile brændstofkøretøjer og opfylde stadigt strengere dekarboniseringsmål. Alle investeringer har et fælles mål: den tidlige popularisering af elektriske systemer. Men det betyder ikke, at de vil være overalt, især ikke for hydrauliske systemer i specifikke arbejdsscenarier, og de vil ikke forsvinde med det samme. I nogle applikationer er et hydraulisk system et mere egnet system.
Effekttætheden af det hydrauliske system er meget god, og dets betydning inden for kraftoverførsel er indlysende-.
Det har vist sig, at tilføjelse af elektriske systemer til hydrauliske systemer kan forbedre produktets ydeevne og reducere støj. Faktisk er teknologier, der kombinerer fordelene ved hydraulisk og elektrisk teknologi, mere lovende. Industrien bruger en række forskellige måder at kombinere elektrisk teknologi med eksisterende platforme for at forbedre strømtætheden og effektiviteten.
02. Kombination af hydraulisk og elektrisk design
Vi skal bruge traditionel teknologi, men forbedre den ved at kombinere fordelene ved hydraulisk teknologi og elektrisk drev for at maksimere fordelene ved elektrificering.
Det vil dog ikke være let at finde den rigtige balance. Producenter af gåmaskiner bevæger sig i retning af elektrificering af drivlinjen, og de største problemer, de står over for, er, hvordan man kan levere tilstrækkeligt drejningsmoment til udstyret, og hvordan man bruger elektricitet effektivt. Som med transmissionssystemer kræver design af transmissionskomponenter baseret på den maksimale belastning, der kræves for at løfte eller flytte udstyret, præcise beregninger. For en gravemaskine i fuld-størrelse er det nødvendigt at overveje dens gravetid og mængden af arbejde i løbet af dagen. Dette værktøj er normalt hydraulisk drevet og trækker tryk og flow fra en pumpe drevet af en dieselmotor på en gangmaskine. I et helt-elektrisk system kan værktøjet drives af en kraftig-motor, der driver kugleskruer eller andre lineære komponenter. Men selv på hybridplatforme kan størrelsen af den aktuator, der faktisk fuldender jobbet, og dens strømforbrug være stor.
At kombinere elektrisk og hydraulisk kraft er en mere effektiv løsning. For at flytte belastningen af en bestemt vægt skal en bestemt effekt nås, hvad enten det er motorens spænding og strøm, eller cylinderens flow og tryk og endelig det drejningsmoment, der kræves for at producere arbejdet. Motoren bruger en generator i stedet for en dieselmotor til at drive det hydrauliske system. Generatoren driver en åben hydraulisk pumpe, der leverer strøm til cylindrene, der driver graveværktøjet. Dette drager fordel af hydrauliksystemets fremragende krafttæthedsegenskaber, mens der skiftes fra et forbrændingsmotorsystem til et elektrisk drev med hensyn til effekt. Ved at optimere de hydrauliske og elektriske systemer, kom vi til den vigtige konklusion, at vi skulle bruge begge systemer sammen, med fokus på de enkelte komponenters rolle i det samlede system, frem for kun at fokusere på de enkelte komponenter.
03. Hybridkraft er mainstream i dag
På trods af fremskridt inden for batteri- og brændselscelleteknologi er de stadig ikke i stand til at opfylde de høje strømkrav fra mange tunge køretøjer, især terrængående køretøjer, under barske forhold. Mens batterier fortsætter med at udvikle sig og stræber efter at bryde de lænker, der begrænser spredningen af elektrificering, er hybride drivlinjer den ideelle midlertidige løsning. Hybridsystemer er især velegnede til stort udstyr med lange driftscyklusser, som ikke er egnede til alle-elektriske systemer med hensyn til de samlede ejeromkostninger.
Hybride enheder kombinerer en dieselgenerators effekttæthed med et batteris emissionsreduktionsydelse, der indeholder en mindre dieselmotor og et genopladeligt batteri og en motor, mens de opfylder kravene til høj-drift og lave emissioner. Hidtil har hybridsystemer hovedsageligt været brugt til at drive arbejdsfunktioner, men kan også drive bugseringsfunktionerne på store lastbiler og busser.
04. Fremtiden er en elektrisk verden
Elektrificeringen af køretøjer og udstyr er gradvist accelereret i løbet af de sidste par år, selv i tungt udstyr (omend i et relativt langsomt tempo). I betragtning af det nuværende tempo i teknologisk udvikling forventer mange i branchen, at fremskridt hen imod elektrificering vil accelerere yderligere efter 2030.
