Acționarea hidrostatică a macaralelor mobile

By MEq August 3, 2014 23:55

Cercetătorii și proiectanții care lucrează în domeniul industriei construcțiilor de mașini de ridicat abordează evoluția acestora având ca argumente prioritățile și cerințele utilizatorilor, pe de o parte, și perspectivele de a-și menține utilitatea pe viitor, pe de altă parte, știindu-se faptul că acestea au un rol irefutabil în dezvoltarea economică. De aceea, una din cele mai importante caracteristici ale fabricării mașinilor de ridicat este inventivitatea în alegerea soluțiilor de proiectare, inventivitate ce are în vedere perspectiva uzurii lor morale ca urmare a schimbării de ambianță sau tehnologie. În acest sens, folosirea unor componente hidraulice și electronice performante în structura funcțională a macaralelor, care să o simplifice și să raționalizeze fabricația, reprezintă o metodă ineluctabilă a strategiei de firmă. | dr. ing. Ioan PETREA

Macaralele sunt sisteme tehnice complexe cu funcționare ciclică, în regim intermitent, folosite în lucrări de construcții-montaj, la deplasarea sarcinilor între puncte situate la înălțimi diferite. Ele au la bază patru tipuri de acționări: mecanică; electrică; hidraulică; combinată;
Modul de acționare al macaralei este impus, în general, de mai multi factori: de sarcina de manipulare; de precizia de poziționare; de mediul de exploatare; de viteza de lucru si de prețul de cost.

Fiecare dintre primele trei tipuri de acționări poate avea o seamă de avantaje față de celălalt, ceea ce determină în fapt alegerea sa. Ponderea acționării macaralelor o are acționarea hidraulică, ce acoperă peste 80% din numărul total al tipurilor de macarale existente. Acest fapt se datorează, în general, principalelor avantaje pe care le are față de celelalte:
• simplitate constructivă;
• fiabilitate ridicată;
• puteri instalate reduse;
• o gamă ridicată de viteze etc.

Macaralele cu acționare hidraulică pot fi clasificate în:
a) macarale cu acționare hidraulică în circuit deschis, cu elemente de distribuție comandate electric sau hidraulic;
b) macarale cu acționare hidraulică în circuit deschis cu elemente de urmărire – distribuitoare proporționale, servovalve;
c) macarale cu acționare hidraulică în circuit închis.

Macaralele din prima grupă sunt prevăzute cu sistem de comandă simplu. Cele din a doua și a treia grupă sunt prevăzute cu sisteme de comandă evoluate, care obțin cele mai ridicate performanțe. Aceste macarale sunt prevăzute cu calculatoare și microprocesoare. Comanda lor se poate face prin variația curentului la elementele de distribuție a uleiului hidraulic, variație care duce la modificarea performanțelor dinamice, în mod continuu. Adoptarea unei scheme de acționare hidraulice se face plecând de la construcția metalică prestabilită a macaralei. În cele ce urmează se vor prezenta sistemele de acționare hidrostatică – reprezentative – folosite în conceperea macaralelor, care să constituie un fel de ghid pentru cei ce doresc să atace acest subiect, din punctul de vedere al exploatării.

Astfel, în fig. 1 este prezentat sistemul de acționare hidrostatică, cu circuit în buclă deschisă, cu supapă de reglare a debitului. Sistemul este utilizat la macarale pe roți cu pneuri, cu braț telescopic.

Organizarea unui astfel de sistem presupune utilizarea următoarelor componente:
• pompă cu cilindree constantă tip A4FO (100% transfer acționare);
• pompă cu cilindree constantă tip KFA (poate fi montată direct la ieșirea auxiliară a transmisiei vehicolului);
• motor cu cilindree constantă tip A2FM;
• bloc distribuitor cu centru deschis tip SM;
• telecomandă hidraulică tip TH6 sau TH7.
Caracteristicile sistemului sunt: e simplu si ofera robustețe tehnologică; are întreținere ușoară; are cost redus; presiunea de sarcină și debitul sunt dependente de finețea comenzii.

În fig. 2 este redată o soluție practică de realizare a sistemului de acționare hidrostatică cu circuit în buclă deschisă, cu sistem Load Sensing/LUDV. Sistemul este utilizat la diferite tipuri de macarale pe roți cu pneuri sau pe șenile, cu braț telescopic.

Principalele componente necesare funcționării unui asemenea sistem de acționare sunt:
• pompă cu cilindree variabilă tip A11VO (funcționare “Load Sensing”; comanda puterii și presiune cut-off; acționare 100%);
• pompă cu cilindree variabilă tip A10VO (funcționare “Load Sensing”; controlul presiunii; acționare 100%);
• bloc de comandă LUDV tip SX;
• amplificator programabil tip MHVD, pentru comanda supapelor proporționale.

Caracteristicile sistemului:
• presiunea de sarcină indepedentă de comandă;
• comandă precisă;
• posibilitatea unei caracteristici progresive;
• disponibilitatea maximă a reglării razei de acțiune;
• elementele de acționare nu se influențează reciproc;
• organizarea ușoară a sistemului.

În fig. 3 este redat sistemul de acționare hidrostatică, cu circuit în buclă deschisă, cu pompe cuplate la o cutie de distribuție mecanică, de asemenea folosit la diferite tipuri de macarale cu braț telescopic.

Din structura sistemului fac parte:
• pompa cu cilindree variabilă tip A8VO (hidraulică proporțională de comandă; regulator de putere însumată; cross-sensing; reglare cu trei circuite);
• pompa cu cilindree variabilă tip A11VO (cu comandă proporțională electrică sau hidraulică; controlul puterii; presiune cut-off; 100% acționare);
• pompa cu cilindree variabilă tip A10VG (comandă proporțională hidraulică);
• blocul de comandă cu centru deschis tip M8, MO;
• supapa pentru sarcina de coborâre tip MHB – W.

Caracteristicile sistemului sunt:
• presiunea de sarcină independentă de comandă;
• comenzi de mare precizie;
• disponibilitatea maximă a reglării razei de acțiune, chiar la turații mici ale motorului;
• elementele de acționare nu se influențează reciproc;
• posibilitatea realizării unei caracteristici progresive;
• soluție optimă pentru recuperarea energiei;
• pierderi mici la presiuni joase; necesită răcitor de ulei de capacitate mică.

În fig. 4 este redat sistemul de acționare hidrostatică, cu circuit în buclă închisă, cu pompe cuplate la o cutie de distribuție mecanică, folosit la acționarea macaralelor pe șenile sau pe roți cu pneuri de mare capacitate, cu braț grindă cu zăbrele sau telescopic.

Componentele sistemului sunt:
• pompă cu cilindree variabilă tip A4VG (cu comandă proporțională hidraulică sau electrică; presiune cut-off; 100% acționare; comanda directă a reducerii presiunii la acționarea troliului cu siguranță în funcționare); motor cu cilindree variabilă tip A6VM (acționarea troliilor; comandă proporțională hidraulică sau electrică; controlul presiunii cu siguranță în funcționare);
• elemente pentru coborâre și frânare trolii.

Caracteristicile sistemului:
• presiune de sarcină independentă de comandă;
• precizie ridicată a controlului;
• disponibilitatea maximă a reglării razei de acțiune, chiar la turații mici ale motorului diesel;
• elementele de acționare nu se influențează reciproc;
• posibilitatea realizării unei caracteristici progresive;
• soluție optimă pentru recuperarea energiei;
• sarcini termice mici;
• viteze maxime de acționare; rezervor de capacitate mică.

În fig. 5 este prezentat sistemul de acționare hidrostatică cu circuit în buclă deschisă și închisă, cu comandă prin microprocesor, utilizat la macaralele de mare capacitate cu braț telescopic.

Componentele sistemului:
• pompă cu cilindree variabilă tip A11VO (control electric proporțional; presiune cut-off; 100% acționare);
• pompă cu cilindree variabilă tip A4VG (control electric proporțional; presiune cut-off; 100% acționare);
• element de poziționare cilindree tip MHCS;
• senzor de viteză tip 1D/HD;
• microcontroler MC6 cu program ASR; potențiometru accelerație, tip GP.

Caracteristicile sistemului:
• comandă electrică;
• caracteristică programabilă;
• controlul electronic al limitării sarcinii;
• control secvențial programat;
• detectarea defectelor/diagnosticare;
• circuite simple.

Din cele prezentate se constată că proiectanții de componente hidraulice sunt permanent preocupați să reducă pierderile în acționări și să ofere fabricanților de macarale, în funcție de utilizare, sistemul de acționare hidrostatică care să asigure avantaje privind transmisia flexibilă a puterii, variația simplă a acesteia, siguranța în funcționare.