Korisnici su tradicionalno birali između hidrauličke i elektromehaničke tehnologije, ali su morali prihvatiti neke kompromise za svaku od njih. Međutim, sada postoji hibridno rješenje koje nudi najbolje karakteristike i jednih i drugih, bez nedostataka.
Akumulacija više energije u što manje prostora zajednički je cilj proizvođača opreme. U današnjem industrijskom okruženju proizvođači uvijek nastoje poboljšati efikasnost i produktivnost, a istovremeno smanjiti operativne troškove. Komponente koje su snažne, kompaktne i sposobne da isporuče iste mogućnosti kao veći i složeniji proizvodi su vrlo traženi. To se posebno odnosi na aktuatore koji se koriste na vanjskoj opremi poput snježnih čistača i kipera. Za kontrolu kretanja u takvim primjenama, korisnici su tradicionalno birali između hidrauličke i elektromehaničke tehnologije, ali su morali prihvatiti neke kompromise za svaku od njih. Međutim, sada postoji hibridno rješenje koje nudi najbolje karakteristike obje tehnologije bez nedostataka.
Manipulacija velikim opeterećenjem
Prema Pascalovom zakonu koji kaže da se svaki pritisak koji se primjenjuje na tečnost ravnomjerno raspoređuje po toj tečnosti pri čemu hidraulični sistemi pojačavaju silu na aktuatoru. To omogućava da se relativno mala sila umnoži više puta kroz sistem, dajući hidrauličkoj sili sposobnost da podnese velika opterećenja. Usmjerevanje fluida da vrši koristan rad unutar sistema baziranih na upotrebi hidrauličnih cilindara zahtjeva kompleksan sklop sastavljen od crijeva, pumpi, ventila, rezervoara. Ugradnja, upravljanje i održavanje ovakvih sklopova ponekad može biti jako zahtjevno i skupo.
Čisto i kompaktno
Elektromehanički sistemi snagu dobijaju iz motora pretvarajući električnu energiju u koristan rad tj. mehaničko kretanje. Elektromehanički aktuatori koji koriste električnu energiju ne zahtijevaju kompleksne, ogromne i neuredne potporne strukture hidrauličnih cilindara, a budući da se struja može infinitezimalno kontrolirati, mnogo su prikladniji za današnje digitalne sisteme. Kada se uzmu u obzir pomenute osobine, proizvođači sistema aktuatora sve više razvijaju elektromehaničke tehnologije u odnosu na hidrauliku.
Elektromehanički aktuatori, kroz svoju historiju razvoja, imali su i nedostataka. Iako su mogli premjestiti velika opterećenja veća od 1500 kg, nedostatak se krio u velikim zahtjevima u pogledu dimenzija samog aktuatora. Nadalje, elektromehanički sisitemi su osjetljiviji na udarno opterećenje. Primjer udarnog opterećenja može biti pretovarana prikolica kod koje dolazi do kretanja tereta unutar tovarnog prostora u toku transporta. Tako veliko udarno opterećenje može saviti kuglično navojno vreteno, linearnu osovinu ili zupčanik konvencionalnog elektromehaničkog aktuatora – pogotovo ako se udar dogodio dok je mehanizam aktuatora bio u potpuno ispruženom položaju.
Rad pri velikim opterećenjima bez prekomjernog nereda i troškova
Za mnoge aplikacije proizvođači opreme sada mogu iskoristiti snagu Pascalovog zakona u kompaktnom sklopu koji također može izdržati udarno opterećenje, a sve po nižoj cijeni. Elektrohidraulični aktuatori sadrže snažne hidrauličke sisteme u kućištu sličnom onima koji se koriste u konvencionalnim elektromehaničkim pogonima. Na slici 1 prikazan je presjek jednog elektrohidrauličnog aktuatora na kome je prikazan princip rada ovog aktuatora u taktu ekstenzije. Elektromotor se okreće u smjeru kazaljke na satu, okrećući zupčanike koji služe za povećanje pritiska tečnosti. Ventili se otvaraju te slijedi izvlačenje tekućine iz rezervoara i sa gornje strane aktuatora kroz kanale na bočnoj strani. Ovim se vrši kontrola dovoda koji dovodi do ekstenzije šipke aktuatora. Pri uvlačenju, motor radi u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, preokrećući rad i vraćajući tekućinu u rezervoar i suprotnu stranu klipa. Zamjenom sklopova zupčanika i vodilica koji se koriste konvencionalnih elektromehaničkih aktuatora sa kompaktnim hidrauličkim sistemom omogućava manipulaciju mnogo većih tereta, čak preko 2000 kg, aktuatorima čija kućišta imaju iste dimenzije kao ona kod elektromehaničkih aktuatora.
Ovakva konstrukcija omogućava elektrohidrauličkim aktuatorima da izdrže udarna opterećenja tako što apsorbuju energiju udarnog opterećenja preraspodjelom fluida kroz unutarnje kanale.
Smanjenje trajanja ciklusa
Pored mogućnosti manipulacije velikim opterećenjima i velike dinamičke otpornosti na udarce i promjene opterećenja, elektrohidraulični aktuatori mogu postići veće ukupne brzine ciklusa. Za razliku od konvencionalnih elektromehaničkih aktuatora, koji rade relativno konstantnom brzinom bez obzira na opterećenje, elektrohidraulični pogoni rade velikom brzinom pri malim opterećenjima i manjim brzinama pri velikim opterećenjima. Ovakvi aktuatori pružaju mogućnost smanjenja vremena ciklusa ako rade pri malim opterećenjima, manjim od maksimalnog kapaciteta aktuatora.
Naprimjer, opterećenje aktuatora koji kontrolira rampu vozila za prevod otpada može iznositi preko 2000 kg. Usljed ovakvog opterećenja brzina aktuatora je ograničena na oko 0.006 metara u sekundi. Kako se rampa podiže, dužina poluge aktuatora se povećava tj. moment koji djeluje na aktuator se smanjuje i materijal pada sa rampe, smanjujući opterećenje na aktuatoru i povećavajući brzinu na oko 0.1 metar po sekundi. Sa konvencionalnim aktuatorom, brzina podizanja rampe ostala bi relativno konstantna, što bi rezultiralo dužim ukupnim vremenom ciklusa.
Obilata primjena
Velika specifična snaga, otpornost na udarno opterećenje i kraća vremena ciklusa mogu biti korisni u širokom spektru aplikacija, uključujući gore spomenute kamione za odvoz otpada, poljoprivredne mašine poput prskalica za poljoprivredu, čistače snijega, sklopove za regulaciju visine kosilica kao i mnogim drugima.
Čistači snijega
Kada vrh grtalice u pokretu udari u nepokretnu betonsku prepreku, to može stvoriti iznenadni trzaj koji bi uništio većinu linearnih aktuatora. Hibridni aktuatori ublažavaju ove vrste udaraca i nastavljaju raditi po potrebi. Kao rezultat, korisnici mogu uštedjeti na troškovima zamjene.
Poljoprivredne prskalice
Poljoprivredne prskalice sve su češće dizajnirane s većom dužinom nosača, dostižući dužinu od 4 metra, što povećava efikasnost ovih mašina. Veliki nosači prskalica koriste se aktuatorima da ih sklope u položaj za transport, što izaziva vrlo velika opterećenja na aktuatorima. Također, nosači tokom transporta podvrgavaju aktuatore velikoj sili usljed momenta sile zbog lokacije težišta nosača. Takve bi sile mogle brzo uništiti konvencionalne aktuatore, ali elektrohidraulični aktuatori laho mogu da podnesu ovakva opterećenja.
Kosilice
Kako sistemi za regulaciju visine košenja napreduju i javljaju se inovacije u ovom području s ciljem povećanja brzine košenja, zahtjevi koji se stavljaju pred tradicionalni aktuatore brzo premašuju njihove kapacitete. Hibridni aktuatori nude pouzdaniji način manipulacije opterećenjem, veću izdržljivost i sposobnost manipulacije većih brzina transporta i ispiranja komponenti pod visokim pritiskom.
Ostali primjeri
Elektrohidrauličke tehnologije mogu biti od koristi u mnogim drugim primjenama, uključujući:
- njegu travnjaka i vrtlarstvo, uključujući mašine za čišćenje terena za golf, mašine za vuču tereta, mašine za podizanje tereta
- primjene u nautici poput aktuatora za pozicioniranje komponenti na jahtama poput raznih nadstrešica, jedara kao i za mehanizme za izvlačenje plovila iz blata
- primjene u skladištima poput pokretnih traka i liftova, viljuškara
- primjene kod teretnih vozila kao što su zaključavanja na velikim vratima kamiona, cisterni, na raznoraznim rampama i platformama za podizanje tereta, kipanja kod utovarivača
- primjene u građevinarstvu za montiranje i upravljanje kašikom bagera
Pravi izbor
Elektrohidraulični aktuatori su dizajnirani za ekstremne primjene koje zahtijevaju veliku nosivost i male gabarite aktuatora. Kao i konvencionalni elektromehanički aktuatori, oni su čišći i tiši od tradicionalnih hidrauličkih sistema i ne zahtijevaju složenu, prostornu infrastrukturu koja je teška za održavanje poput crijeva, ventila i drugih vanjskih sklopova. Međutim, za razliku od konvencionalnih elektromehaničkih aktuatora, oni su sposobni izdržati udarna opterećenja i nude potencijal za smanjenje vremena ciklusa. Svaka aplikacija koja zahtijeva veliku specifičnu snagu ili otpornost na dinamička opterećenja i udare ili integraciju sa digitalnim sistemima upravljanja kandidat je za primjenu elektrohidrauličnih aktuatora.
Na slici 2 prikazan je „The Thomson H-Track“ hibridni aktuator koji obezbjeđuje manipulisanje opreterećenjima preko 2000 kg bez prekomjernih zahtjeva u pogledu gabarita aktuatora. Brzina ovog aktuatora je oko 0.1 metar po sekundi, što predastavlja impozantne brojke u uporedbi sa konvencionalnim aktuatorima ovih dimenzija.
Sa ovakvim performansama prikazani aktuator pruža odlično rješenje za poslove u skladištima, naročito kod viljuškara.
Originalan članak možete pročitati na linku.
