A fejlesztések az energiatakarékosság, a költséghatékonyság s legfőképpen a környezetvédelem jegyében történnek az elektromos meghajtásra alapozva. Az újítások előbb-utóbb megjelenhetnek az agrárcélú alkalmazásoknál is. A megoldásokat ezúttal beszállítói oldalról közelítettük meg, a mindennapos alkalmazás a gépgyártókon és a piaci fogadtatáson múlik.
Ötletek a robotikából
Az ipari robotok jellemzően gyors, könnyű, elektromechanikus meghajtásokkal rendelkeznek, és relatíve kis tömegeket mozgatnak meg, de az ipari termelésben alkalmazott ipari robotok típustól függően akár 1300 kg teherbírásúak is lehetnek. Ez adta az ötletet, hogy a különböző rakodógépek bizonyos funkcióit hidraulika helyett például elektromechanikus megoldások vegyék át, például acélszövet-erősítésű, gumiszíjakkal a vízszintes irányú mozgásokhoz.
Hidraulika helyett mechanika
Az egyesült államokbeli RISE Robotics már több mint 40 éve foglalkozik különféle mechanikus rendszerek fejlesztésével, tervezésével és gyártásával a megszokott hidraulikus munkahengerek kiváltásra. Igaz, azért vannak bizonyos korlátok – teherbírás vagy emelési magasság –, hogy hol és milyen célokra alkalmasak az akár kétszer gyorsabb elektromechanikus megoldások. Például nem tudja kiváltani a többtagos hidraulikus munkahengereket, vagy nem egy bányaipari óriás kotrógépben kell elképzelni.
Ellenben egy teleszkópgémes rakodógépben vagy villástargoncában már komoly alternatíva lehet olyan funkcióknál, mint például a kormánymű (merev vázasnál) vagy villatávolság-állítás, de még akár gémkitolásnál is.
A RISE hengerben egy speciális áttételezéssel a motor forgó mozgása lináris mozgássá alakul. A kétágú rudazot – amely funkciója ugyanaz, mint a hidraulikus munkahenger dugattyújának – egy szénkefe nélküli, karbantartásmentes villanymotor mozgatja, minimális kenőolajban futó, acélszövetes gumihevederrel, amely leginkább a vezérműszíjhoz hasonlítható.
Lényegesen kisebb a villanymotor teljesítményigénye, a rendszerszintű energiamegtakarítás legalább 50 százalékos, nem kell hidraulikaolaj és szivattyú, a vezérműtömbök egy része megspórolható a hidraulikatömlőkkel együtt. Nincs olajcsere, nincs szivárgás vagy tömlőlyukadás, és -40°C-ig működőképes. A RISE munkahenger javíthatósága teljesen hasonló egy hidraulikus munkahengerhez.
A RISE henger, hidraulika helyett. A baloldalt a villanymotor és a hevedercsévélő mechanizmus
HydraPulse – hidraulikus működtetés szinte közvetlenül
Gyártója a 2014-ben alapított, kaliforniai székhelyű Terzo Power Systems, ők egy szintén meglévő megoldás továbbfejlesztésén dolgoztak és dolgoznak. Nem ismeretlen mobil szervizkocsikban, műhelyekben vagy műszaki mentő járművekben a hidraulika-olajtartályba épített, nagy teljesítményű elektromos szivattyú különböző mobil vagy fix hidraulikus berendezések, szerszámok működtetéséhez.
Ezt továbbgondolva született meg a rakodógépes, munkagépes alkalmazáshoz való, még teszt alatt álló prototípus, kiváltva a megszokott dízelmotort és hidraulikatartályt, valamint a nagy teljesítményű szivattyút.
A HydraPulse egységből akár 2-3 darab is beépíthető egy tisztán elektromos üzemű gépbe. Mindig csak a szükséges egység működik, és a lehető legrövidebb csővezetéken jut el az olaj a munkahengerekhez, és szükség esetén olajhűtővel is kiegészíthetők.
A szokványos dízel hidraulikus gépek hatásfoka legfeljebb 30 százalék (motortól a működtetési végpontig), míg a HydraPulse esetében ez elérheti a 80 százalékot. A szivattyúk csak a szükséges ideig működnek, csökkentve az áramfogyasztást, nincs üresjárati kopás és teljesítményfelvétel, amikor halad a gép. Ebből adódóan az üzemi hőmérséklet sem lesz több +71°C-nál, ezért 50 százalékkal kisebb hűtőfelület is elegendő. Továbbá a pillanatnyi terheléshez igazodva működhet, és akár a munkagép különböző részeibe önállóan beépíthető.
A vezérműtömbök helyébe előbb-utóbb a legmodernebb mechatronikus egységek lépnek, összehangolt elektronikus egységet alkotva a rakodógépek teljes vezérlésével.
A HydraPulse metszete
Komplett modulként olajtartályba építve és hűtővel szerelve
Vezérműtömb helyett mechatronikus egység
Elektromos hajtásláncok
Az 1930-ban alapított dán Danfoss főleg épületgépészeti megoldásokkal, hűtés-fűtés és magas nyomású szivattyúkkal, valamint ipari hajtástechnikával lett közismert idehaza is. S ahogyan lenni szokott, egy-egy felvásárlással bővül is a fejlesztési irány és termékportfólió.
Az elektromos meghajtás a munkagépüzletágban a 2010-es évek második felére vezethető vissza, amikor nemcsak felvásárolták a Visedo UQM Technologiest és az Axco Motost, de a ZF-fel is együttműködési megállapodást írtak alá az elektromos meghajtások fejlesztéséről a járműipari és munkagépes szektort érintően. A legutóbbi hasonló jellegű ilyen esemény idén augusztusban volt: felvásárolták az Eaton Hydraulics divíziót, amely szintén a munkagépes szektorban nyithat új irányt.
A nagy teljesítményű, csuklós törzsű homlokrakodókhoz kifejlesztett EDITRON elektromos hajtásláncmegoldás főbb részei: egy állandó mágneses, váltó áramú szinkronmotor, amely maximális fordulata 4000 n/min. Az akkumulátor 650 voltos egyenfeszültséget ad, DC/AC konverteren keresztül, valamint 24 voltos egyenáramot egyéb fogyasztók részére. Az akkuegység egyben ellensúlyként is szolgál. Az elektromos meghajtás még dízel-hibrid üzemmódhoz szintén kompatibilis.
A Danfoss EDITRON teljes körű elektromos meghajtása homlokrakodókba, de hibrid rendszerként is kialakítható
A hidraulikaszivattyút egy külön villanymotor működteti, csak akkor és addig, amíg szükséges. Amennyiben a teljes rendszer hatékonyságát 10 százalékkal sikerül növelni, az akkucsomag mérete is hasonló léptékben csökkenthető, ami olcsóbb és könnyebb rakodógépet eredményez.
A ZF 2020 tavaszán mutatta be csuklós törzsű rakodógépekbe való, teljesen elektromos hajtásrendszerét eTRAC néven. Egy-egy külön motor hajtja az első és a hátsó tengelyt és egy harmadik a hidraulikaszivattyút, beleértve a kormányzást is. Nincs szükség központi osztóműre és a két géptag közötti kardános áthajtásra, ezzel ellensúlyozva az akkuegység árát és tömegét.
A fenti technikák alkalmazása inkább csak részletkérdés, hogy mikor kerül alkalmazásra agrárcélú rakodógépekben is.
ZF eTRAC szintén komplex elektormos meghajtás rakodógépekhez
Forrás: www.oemoffhighway.com
