nieuws

In hydrauliek heeft het materieel voortrekkersrol

bouwbreed

Als het gaat om ontwikkelingen in de mobiele hydrauliek, staat het buiten kijf dat de grootste sector, het bouwmaterieel, een voortrekkersrol vervult. Toenemende eisen ten aanzien van milieu en het streven naar efficiente aandrijvingen hebben grote prioriteit, zoals de toepassing van biologisch afbreekbare olien, streven naar lagere geluidniveaus, reductie van verliezen in de componenten, langere levensduur en betrouwbaarheid. Vooral de toepassing van de micro-elektronica krijgt hierbij een steeds grotere betekenis. Reden genoeg om deze ontwikkelingen te volgen.

Naast de industriele en scheepvaartmarkt neemt de mobiele markt met een geschat aandeel van 40% van het totaal der hydraulische toepassingsgebieden een zeer grote plaats in.

De ‘mobiele’ markt, dat wil zeggen alles wat kan rijden en meestal als hoofdaandrijving een dieselmotor heeft, kent vele hydraulische toepassingen.

De grootste groep vormen ongetwijfeld de grondverzetmachines. Andere gebieden zijn de land- en bosbouwmachines, de transportmarkt met zijn (vork)heftrucks etc en daarnaast allerlei soorten speciale machines zoals kranen, hoogwerkers etc.

Hoewel in de moderne hydrauliek vaak componenten worden ingezet die ook voor de industriele hydrauliektoepassingen worden gebruikt is de grondverzetmarkt maatgevend bij de ontwikkeling van nieuwe produkten en technieken.

Deze ontwikkelingen concentreren zich vooral op die gebieden waar steeds hogere eisen worden gesteld ten aanzien van efficientie, comfort, kwaliteit van het werk, energiebesparing en service- en milieuvriendelijkheid.

Rij-systemen

Bij kleinere machines tot ca. 50 kW overheersen de hydrostatische aandrijvingen, waarbij voor de andere aandrijvingen ca. 30% van het vermogen wordt gebruikt. Ook bij grondverzetmachines met motorvermogens vanaf ca. 50 kW overheersen de hydrostatische aandrijvingen, waarbij de werkfunkties ook vaak het volle vermogen ke vergen.

Het grote voordeel van hydrostatische aandrijvingen is de grote vermogensdichtheid, traploze aandrijving, nauwkeurige bestuurbaarheid en de mogelijkheid om de snelheid van vol vooruit naar vol achteruit te schakelen, zonder noemenswaardige schokken.

Bij vermogens tot ca. 60 kW worden nog vaak verstelbare pompen en vastte aandrijfmotoren gebruikt. Bij vermogens van 60 tot 100 kW zijn als regel ook de motoren verstelbaar uitgevoerd, waardoor hogere rijsnelheden tot ca. 50 km/uur ke worden bereikt.

Bij graafmachines boven 100 kW treft men nog vaak mechanische of hydrodynamische aandrijvingen aan, hoewel ook hier ontwikkelingen zijn in de richting van hydrostatische aandrijvingen.

Dit wordt vooral mogelijk gemaakt door toepassing van nauwkeurige elektronische besturingen, terwijl, volgens de laatste ontwikkelingen het totale rendementverlies van de aandrijving beperkt kan worden van ca. 10 tot 15%. Dit komt ongeveer overeen met de mechanische aandrijvingen.

In samenwerking met elektronisch verstelbare dieselmotoren ke al versteltijden van de pompen en motoren verkregen worden van 50 tot 100 ms, zonder dat er noemenswaardige schokken in het systeem optreden. Secundair geregelde rij- en werkaandrijvingen zijn vaak interessant, omdat dan met een aandrijfpomp volstaan kan worden. Deze regelingen vinden vooral hun toepassingen indien de machine onder last veelvuldig moet versnellen en afremmen. In het geval van afremmen onder belasting is het belangrijk dat de vrijkomende hydraulische energie tijdelijk kan worden opgeslagen en vervolgens weer benut kan worden voor andere hydraulische bewegingen.

Tengevolge van de, in verschillende landen geldende snelheidsbeperking tot 20 km/uur bij het rijden over de openbare weg, kan de motor met een klein slagvolume draaien, hetgeen een aanzienlijke geluidreductie tot gevolg heeft.

Werkhydrauliek

Daar vaak verschillende funkties gelijktijdig en bij verschillende werkdrukken moeten worden uitgevoerd kan onderlinge beinvloeding worden voorkomen door de belangrijkste systemen te voorzien van afzonderlijke pompaandrijvingen. Bovendien worden meervoudige pompsystemen vaak in combinatie met een som-vermogensregelaar of met de zogenaamde load-sensing regelaar toegepast.

Door toepassing van de load-sensing regelaar wordt de volumestroom van de pomp lastdrukon-afhankelijk aangepast aan het benodigde volume in het desbetreffende circuit. In dit laatste geval wordt het benodigd motorvermogen beperkt doordat zowel volume en druk per circuit worden aangepast. Het gevolg hiervan kan een aanzienlijke besparing op brandstof opleveren.

De load-sensing regeling kan verder geperfectioneerd worden worden door elektro-hydraulische regelingen, waarbij door middel van hoogwaardige druksensoren alle belastingen worden gemeten en via een ‘microcontroller’ de respectievelijke proportionele pompregelkleppen bediend worden.

Door toepassen van intelligente elektronische besturingen ke bovendien kortstondig hogere drukken tot 500 bar worden toegelaten en is, in samenwerking met de rij-automaat, een optimaal gebruik van de werkhydrauliek mogelijk.

Elektronische besturing

Microprocessors en digitale elektronica worden, vooral bij grotere machines, steeds meer toegepast voor:

* besturen en regelen van hydrostatische aandrijvingen,

* pompmanagement- of vermogensregelingen,

* grenslastregelingen,

*versnellen en vertragen van de aandrijvingen,

* regelen en besturen van combinaties van hydrostatische en onder last werkende mechanische aandrijvingen,

* regeling van meerstroomsystemen, bijvoorbeeld rupsaandrijvingen inclusief besturing.

Door de steeds korter wordende schakeltijden van pompen en motoren bestaat zelfs de mogelijkheid om in de toekomst in het geheel geen kleppen of schuiven meer toe te passen in de primaire circuits. Een probleem vormt hier nog de bediening van cilinders, die in het algemeen moeilijk in gesloten systemen toegepast ke worden.

Verdere ontwikkeling van eenvoudige en goedkopere proportionele schuiven (speciaal voor mobiele toepassingen) zijn hier gewenst. Anderzijds ke hier de ontwikkelingen op het gebied van digitale sturingen van de volumestromen een oplossing bieden, voorop gesteld dat het continu verstellen van de pomp niet tot te grote verliezen zal leiden.

Bij de toepassing van elektronica moet voorop staan dat dit de gebruiker grote voordelen biedt en dat het moet leiden tot groter rendement, minder storingen en onderhoud en eenvoudiger bediening.

Verdere ontwikkelingen

Ofschoon de ontwikkelingen in de mobiele hydrauliekmarkt elkaar in rap tempo opvolgen blijven er, vooral door de toenemende milieu- en rendementeisen nog vele wensen over.

De wensen op dit gebied zijn legio. Daarom volstaan wij met een beperkt opsomming, die overigens binnenkort alweer aangevuld zal moeten worden gezien de ontwikkelingen in deze branche.

Rendementen zouden bijvoorbeeld nog verder verbeterd ke worden door de huizen van niet gebruikte pompen en motoren te laten leeglopen waardoor wrijvingsverliezen t.g.v. wervelingen aanzienlijk verlaagd worden. Een verdere ontwikkeling van 12V magneten en proportionele schuiven, daar dit voltage standaard is bij machines tot ca. 150 kW.

Een verdere toepassing van inschroefkleppen, voornamelijk voor kleinere volumestromen

Sensoren dienen robuuster te worden uitgevoerd zonder een al te hoge meerprijs, in analogie met de sensoren die in verbrandingsmotoren worden toegepast.

Ten aanzien van de geluidreductie kan men er vanuit gaan dat een tweemaal zo grote pomp bij de helft van het toerental ca. 6 dB(A) geluidreductie geeft.

Ook door verdere constructieve toepassingen aan pompen en motoren zou nog extra geluidreductie verkregen ke worden. Deze aanpassingen zijn meestal alleen mogelijk in afhankelijkheid van de specifieke toepassing.

Het gewicht van pompen en motoren is, in verhouding tot het vermogen steeds verder gedaald. De vermogensdichtheid is in 30 jaar met een factor vier gedaald tot meer dan 3 kW/kg. Voor vaste pompen zelfs met een factor vijf op bijna 8 kW/kg. Verdere gewichtreductie is mogelijk door toepassing van meervoudige pompuitvoering en doorgaande assen. De piekdruk ligt momenteel al bij 500 bar.

Het toerental kan met minstens 25% worden opgevoerd door het toepassen van een zogenaamde impeller als voedingspomp. Deze oplossing lijkt zeer aantrekkelijk daar de pomp direct, zonder vertragingskast door de dieselmotor kan worden aangedreven.

De cilinders zullen nog verder in gewicht beperkt ke worden.

Het lijkt niet geheel aannemelijk dat de maximale werkdruk zich nog verder zal ontwikkelen hoewel kortstondige drukverhogingen ke worden toegepast, bijvoorbeeld via tijdgestuurde drukbegrenzingskleppen of via drukversterkers die direct aan de cilinders gebouwd ke worden.

Vloeistofmedia

Op het gebied van de vloeistofmedia zijn er, vanwege de gelijkblijvende kwaliteit bij hoogste drukken, ontwikkelingen in de richting van synthetische olien op esterbasis. Een andere ontwikkeling wijst in de richting van esters op basis van koolzaadolie, bestaande uit 80% koolzaadolie en 20% additieven.

Voor nieuwe systemen kan dit, afgezien van hogere vloeistofkosten, vooral in verband met de milieuvriendelijkheid, een goede oplossing zijn. Voor bestaande installaties echter ontstaat een probleem bij het verwisselen van de oliesoort. Doorgaans blijft 15% minerale olie in het systeem achter, die met de additieven van de olie op esterbasis een aggressief medium ke vormen. Het resultaat is dat de zwaardere non-ferro metalen zoals brons en koper corrosie gaan vertonen.

De milieuvriendelijk oplossing is en blijft nog steeds een ‘droge’, dat wil zeggen een absoluut lekvrije hydraulische installatie. Er zijn voldoende mogelijkheden om dit te realiseren, mits men voldoende professionaliteit eist en bereid is aan de daarvoor noodzakelijke investeringen te voldoen.

Toekomst

Op het gebied van de mobiele hydrauliek, en dan met name bij de grondverzetmachines en ander bouwmaterieel valt de komende jaren nog veel aan ontwikkelingen te aanschouwen. Voor de technische mensen binnen het bedrijf de taak om zoveel mogelijk bij te blijven op dit gebied.

Een goede informatiebron over de huidige en toekomstige gang van zaken is de Federatie Hydrauliek en Pneumatiek te Zoetermeer. Telefoon 079 -531270 of fax 079 – 531365. Bijblijven is een plicht om niet alleen vandaag, maar ook morgen en de dagen daarna goed te functioneren.

Reageer op dit artikel
Lees voordat u gaat reageren de spelregels