Если речь идет о мощном современном тракторе, таком, как например ОПТИТЭК серии ANTARES TS 2604 или производительном телескопическом погрузчике, как ОПТИТЭК TH 738H, непременным компонентом таких машин является аксиально-поршневой насос, но не один, а в составе чувствительной к нагрузке (LS) гидравлической системы. Чем они так примечательны?

Компоненты

Рассмотрим основные компоненты типовой LS гидравлики. В ее состав входят:

• Гидронасос. Это основной элемент, создающий поток гидравлического масла под высоким давлением. В системах с Load Sensing используются регулируемые аксиально-поршневые гидронасосы или, как их еще называют, с переменной производительностью. Благодаря своей конструкции они способны изменять объем подачи в зависимости от текущих потребностей технологического процесса без необходимости менять частоту привода.

• Датчики давления и потока. Эти устройства измеряют параметры работы системы и передают данные на контроллер. Датчик давления контролирует уровень давления в системе, а датчик потока – количество подаваемого масла за единицу времени.

• Контроллер. Выступает центральным блоком управления, который анализирует сигналы от датчиков и управляет работой электрогидравлических клапанов. 

• Клапаны. Они регулируют направление и интенсивность потока рабочей жидкости. В системах с Load Sensing используются специальные клапаны, способные быстро реагировать на изменения нагрузки.

• Гидроаккумулятор. Это специальное устройство, накапливающее гидравлическую энергию за счет сжатия газа или пружины, что позволяет сглаживать пики нагрузки и снижать износ компонентов системы.

Конструкция насоса

Для того чтобы понять, как работает LS гидравлическая система необходимо рассмотреть конструкцию и принцип действия аксиально-поршневого насоса. Итак, как и любой другой насос, он преобразует механическую энергию от вращающегося вала в движение жидкости. Причем процесс этот обратим. Если с обратной стороны начать подачу рабочей жидкости можно спровоцировать работу самого вала. В таком случае гидронасос начнет выступать в роли гидромотора. Кстати, большинство гидромоторов, фактически по своей конструкции являются нерегулируемыми аксиально-поршневыми гидронасосами.

Теперь рассмотрим его конструкцию. Она включает:

1. Корпус насоса, который служит основой для крепления всех остальных элементов и защиты внутренних механизмов от внешних воздействий.
2. Блок цилиндров, содержащий несколько поршней, расположенных радиально относительно оси вращения блока. Поршни перемещаются внутри цилиндров, создавая рабочий объем насоса.
3. Распределительный диск, расположенный между блоком цилиндров и корпусом насоса. Он имеет каналы для подачи и отвода рабочей жидкости, которые совпадают с отверстиями в блоке цилиндров в определенные моменты времени.
4. Шатуны, соединяющие каждый поршень с распределительным диском, преобразовывая вращательное движение вала на возвратно-поступательное движение поршня.
5. Вал, передающий крутящий момент от двигателя на блок цилиндров через шатун.
6. Подшипники, обеспечивающие плавное вращение вала и блока цилиндров.
7. Уплотнения, предотвращающие утечки рабочей жидкости и защищающие внутренние механизмы от загрязнений.
8. Регулирующий механизм, изменяющий угол наклона блока цилиндров относительно вала, тем самым регулируя производительность насоса.

При этом, в зависимости от типа аксиально-поршневого гидронасоса регулировочный механизм может быть реализован по-разному. Так в гидронасосах с наклонным блоком, где блок цилиндров наклонен относительно вала, регулирование происходит за счет изменения этого угла. В гидронасосах с наклонной шайбой, где вал остается вертикальным, а блок цилиндров поворачивается вокруг своей оси, регулировка осуществляется за счет изменения положения наклонной шайбы, которая влияет на длину рабочего хода поршней.

Принцип работы

Как уже было отмечено, принцип работы аксиально-поршневого гидронасоса основан на преобразовании вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение поршней, которые и прокачивают рабочую жидкость. Фактически там имеют место две повторяющиеся фазы: подачи и нагнетания. Давайте рассмотрим их подробнее.

1. При вращении вала блока цилиндров поршни начинают двигаться вдоль осей своих цилиндров. Когда поршень движется назад, рабочая жидкость поступает из всасывающего канала распределительного диска в цилиндр. Это фаза забора рабочей жидкости.
2. По мере дальнейшего вращения вала поршень начинает двигаться вперед, сжимая рабочую жидкость в цилиндре. Давление в цилиндре возрастает, и жидкость вытесняется через нагнетательный канал распределительного диска в напорный трубопровод. Таким образом осуществляется нагнетание рабочей жидкости.

Преимущества «чувствительной» гидравлики

Использование гидравлических систем с функцией Load Sensing в сельхозмашинах имеет ряд значительных преимуществ перед традиционными системами, например с открытым центром на основе шестеренчатых насосов:

• Повышенная энергоэффективность. Система подает необходимое давление только тогда, когда это нужно, что снижает потребление энергии и уменьшает тепловые потери. Это особенно важно для крупных промышленных установок, где экономия даже нескольких процентов может привести к значительной финансовой выгоде.

• Увеличенный срок службы оборудования. Благодаря тому, что система работает в оптимальном режиме, снижается износ компонентов, что продлевает их ресурс и сокращает затраты на обслуживание.

• Увеличенный срок службы гидравлического масла, поскольку оно в закрытых Load Sensing системах испытывает меньшие температурные и иные нагрузки.

• Высокая точность управления. Современные контроллеры позволяют точно регулировать давление и поток жидкости, что обеспечивает высокую точность выполнения операций и улучшает качество конечного продукта. Особенно это важно для техники, работающей на погрузке или разгрузке грузов, например телескопических погрузчиков.

• Универсальность применения. Гидравлические системы с Load Sensing могут использоваться в самых разных отраслях, включая строительство, горнодобывающую промышленность, сельское хозяйство и транспорт.

• Простота интеграции. Современные системы легко интегрируются с другими устройствами и системами автоматизации, что упрощает процесс модернизации производства и внедрение новых технологий.

• Безопасность эксплуатации. Автоматическое регулирование давления и потока снижает риск перегрузок и аварийных ситуаций, повышая безопасность работы персонала.

Макар для оценки

Гидравлические системы с функцией Load Sensing представляют собой высокотехнологичные решения, которые находят широкое применение в современной технике. Зачастую само наличие подобной системы в тракторе или фронтальном или телескопическом погрузчике, говорит не только о расширенных возможностях в плане удобства, безопасности и эффективности работы. Оно также свидетельствует и о достаточно высоком технологическом уровне завода, разработавшего и выпустившего данную машину. Из минусов у LS гидросистем – лишь более высокая стоимость. Поэтому пока на маломощных тракторах еще правят бал шестеренчатые насосы и гидравлика с открытым центром. Однако вполне возможно, что в дальнейшем благодаря инновациям все сельхозмашины получат LS гидравлику.