Koncepcja struktury układu odzysku energii dla koparek z aktywną przeciwwagą

• Autorzy: Gawlik A.

Warianty tytułu

EN

The concept of the structure of the energy recovery system for excavators with an active counterweight

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono koncepcję systemu rekuperacji energii dla koparek hydraulicznych średniej wielkości. Proponowane rozwiązanie składa się z zaprojektowanego systemu mechaniczno-hydraulicznego aktywnej przeciwwagi, który współpracuje z napędem mechanizmu wysięgnika maszyny. Główne siłowniki ruchomej przeciwwagi połączone są bezpośrednio układem hydraulicznym z siłownikami wysięgnika koparki. W celu umożliwienia przepływu energii pomiędzy tymi napędami mechanizm przeciwwagi jest jednokładny do mechanizmu do osprzętu roboczego rozpatrywanej maszyny. Przekształcenie jednokładności odnosi się zarówno do struktury kinematycznej jak i położeń środków ciężkości poszczególnych ogniw. Współpraca obu ustawionych odpowiednio mechanizmów systemu zapewnia statyczne odciążenie siłowników wysięgnika koparki. Możliwość oszczędności energii w układzie napędowym z ruchomą przeciwwagą była weryfikowana na zbudowanym w tym celu stanowisku badawczym. Porównanie energochłonności standardowego układu hydraulicznego maszyny z układem zmodyfikowanym przez elementy aktywnej przeciwwagi pozwoliło potwierdzić efektywność proponowanego systemu odzysku energii. Wskaźnik oszczędności energii dla tak zmodyfikowanej struktury napędu był obliczany dla zróżnicowanych prędkości ruchu siłownika wysięgnika koparki i obciążeń. Zaproponowano konstrukcję mechaniczną systemu ruchomej przeciwwagi i sposób jej montażu na koparce średniej wielkości.

EN

In this paper, concept of energy saving by the use the special recuperation system for hydraulic excavator is studied. Suggested solution includes designed system of active counterweight which cooperates with working mechanism of machine. The hydraulic system of active counterweight is connected with the boom standard hydraulic system. The counterweight mechanism is homothetic to working mechanism of the excavator. The homothetic transformation applies to kinematical structure and positions of the centers of gravity. The homothetic transformation provides to static unloading of boom cylinder by the connected counterweight cylinder. The possibility of energy saving by using movable counterweight was estimated during tests on prepared research rig. The comparison of power consumption for standard and modification system during the same work cycle allowed confirms the correctness of the suggested concept for energy saving system. Energy saving ratios for modified hydraulic circuit were calculated for different velocity of boom cylinder and payloads. The structure of active counterweight mechanism for middle size excavator was suggested.

Słowa kluczowe

PL

rekuperacja energii; koparka hydrauliczna

EN

energy recuperation; hydraulic excavator

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 3811--3819
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gawlik A.

• Politechnika Krakowska Wydział Mechaniczny Instytut Konstrukcji Maszyn

Bibliografia

• 1. Gawlik A., Energy recovery system for excavators with movable counterweight. Journal of KONES Powertrain and Transport 2013, vol. 20 nr. 2.
• 2. Gawlik A., Energy saving system for off-road machines by the use of the movable counterweight energy recuperation. Journal of KONES Powertrain and Transport 2014, vol. 21 nr. 3.
• 3. Kucybała P., Hydro-pneumatic accumulator study with the use of thermodynamic model simulation. Key Engineering Materials 2013, vol. 542.
• 4. Liang, X., Virvalo, T., Energy reutilization and balance analysis in a hydraulic crane. IHA Tampere University of Technology 2003.
• 5. Michalowski, S., Gawlik, A., Concept of active counterweight system for medium size excavators. Proc. Of 5-th FPNI-Phd Symposium 2008.
• 6. Minav T., Hanninen H., Sinkkonen A., Laurila L., Electric or hydraulic energy recovery systems in a reach truck – a comparison. Journal of Mechanical Engineering 2014, nr 4.
• 7. Ochiai M., Adaption of hybrid drive in construction machinery and hybrid excavators. Japan Construction Machinery and Construction Association 2009.
• 8. Pobędza J., Układ rekuperacji energii w mechanizmie obrotu koparki. Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze 2014, nr 3.
• 9. Qing X., Qingfeng W., Yanting Z., Control strategies of power system in hybrid hydraulic excavator. Automation in Construction 2008, nr 17.
• 10. Sobczyk A., Improvement of hydraulic system efficiency by means of energy recuperation. Cracow University of Technology, Monografia 403, Kraków 2011.
• 11. Tianliang L., Qingfeng W., Baozan H., Wen G., Development of hybrid powered hydraulic construction machinery. Automation in Construction 2010, nr 19.
• 12.Tora G., Application of a hydraulic – linkage mechanism to balance the excavating equipment in heavy machines, The Archive of Mechanical Engineering 2008, nr 3.
• 13. Weidong L., Kaikai S., Wei L., Jun X., Research on potential energy recovery of 16T wheeled hybrid excavator. Second International Conference on Digital Manufacturing and Automation 2011.