با ویژگی‌های بسیاری مانند چگالی توان، سیستم‌های هیدرولیک به انتخاب طولانی مدت برای بسیاری از ماشین‌آلات متحرک غیرجاده‌ای تبدیل شده‌اند. در سال های اخیر، با توجه به قوانین سختگیرانه فزاینده و پیشرفت مداوم فناوری، انتظار می رود که برق رسانی به جریان اصلی در آینده تبدیل شود.
بنابراین، هنگامی که فناوری هیدرولیک سنتی با فناوری الکتریکی روبرو می شود، با چه نوع جرقه ای برخورد می کنند؟
امروز، ما در مورد چگونگی بهره‌گیری از فناوری هیدرولیک و الکتریکی برای ترکیب اجزای هیدرولیک، موتورها و کنترل‌های خودرو برای بهینه‌سازی عملکرد ماشین و مقابله با چالش‌های آینده بحث می‌کنیم.
01. سیستم هیدرولیک ناپدید نخواهد شد
بازار بیش از هر زمان دیگری در حال سرمایه گذاری در تحقیقات فناوری الکتریکی است. بر اساس تحلیل رویترز، خودروسازان جهانی قصد دارند تا سال 2030 بیش از 5 تریلیون دلار برای تحقیق و توسعه خودروهای الکتریکی و باتری ها هزینه کنند. آنها با افزایش سرمایه گذاری، قصد دارند خودروهای سوخت فسیلی را به تدریج حذف کنند و به اهداف سختگیرانه تر کربن زدایی دست یابند. همه سرمایه گذاری ها یک هدف مشترک دارند: محبوبیت اولیه سیستم های الکتریکی. اما این بدان معنا نیست که آنها همه جا خواهند بود، به خصوص برای سیستم های هیدرولیک در سناریوهای کاری خاص، و به این زودی ناپدید نخواهند شد. در برخی از کاربردها، سیستم هیدرولیک سیستم مناسب تری است.
چگالی توان سیستم هیدرولیک بسیار خوب است و اهمیت آن در زمینه انتقال نیرو بدیهی است-.
مشخص شده است که افزودن سیستم های الکتریکی به سیستم های هیدرولیک می تواند عملکرد محصول را بهبود بخشد و نویز را کاهش دهد. در واقع، فناوری هایی که مزایای فناوری هیدرولیک و الکتریکی را ترکیب می کنند، امیدوارکننده تر هستند. این صنعت از روش‌های مختلفی برای ترکیب فناوری الکتریکی با پلت‌فرم‌های موجود برای بهبود چگالی و کارایی توان استفاده می‌کند.
02. ترکیبی از طراحی هیدرولیک و الکتریکی
ما باید از فناوری سنتی استفاده کنیم، اما آن را بهبود بخشیم، با ترکیب مزایای فناوری هیدرولیک و محرک الکتریکی برای به حداکثر رساندن مزایای برقی‌سازی.
با این حال، یافتن تعادل مناسب آسان نخواهد بود. سازندگان ماشین آلات پیاده روی به سمت برقی شدن پیشرانه حرکت می کنند و مشکلات اصلی آنها نحوه تامین گشتاور کافی برای تجهیزات و نحوه استفاده بهینه از برق است. همانند سیستم های انتقال، طراحی اجزای انتقال بر اساس حداکثر بار مورد نیاز برای بلند کردن یا جابجایی تجهیزات نیازمند محاسبات دقیق است. برای یک بیل مکانیکی با اندازه کامل، باید زمان حفاری و میزان کار در طول روز را در نظر گرفت. این ابزار معمولاً به صورت هیدرولیکی هدایت می شود و فشار و جریان را از پمپی که توسط موتور دیزلی یک ماشین پیاده روی کار می کند، می کشد. در یک سیستم تماماً{6}}الکتریکی، ابزار می‌تواند توسط یک موتور سنگین-که پیچ‌های توپی یا سایر اجزای خطی را به حرکت در می‌آورد، تغذیه شود. با این حال، حتی در پلت فرم های هیبریدی، اندازه محرکی که در واقع کار را کامل می کند و مصرف انرژی آن می تواند زیاد باشد.
ترکیب نیروی برق و هیدرولیک راه حل کارآمدتری است. برای جابجایی بار یک وزن خاص باید به یک توان مشخص رسید، چه ولتاژ و جریان موتور، چه دبی و فشار سیلندر و در نهایت گشتاور لازم برای تولید کار. این موتور به جای موتور دیزلی از ژنراتور برای تامین انرژی سیستم هیدرولیک استفاده می کند. ژنراتور یک پمپ هیدرولیک باز را به حرکت در می آورد که نیروی مورد نیاز سیلندرهایی را که ابزارهای بیل مکانیکی را به حرکت در می آورند، تامین می کند. این از ویژگی های چگالی توان عالی سیستم هیدرولیک بهره می برد، در حالی که از نظر قدرت از یک سیستم موتور احتراق داخلی به یک محرک الکتریکی تبدیل می شود. با بهینه سازی سیستم های هیدرولیک و الکتریکی، به این نتیجه مهم رسیدیم که باید از هر دو سیستم با هم استفاده کنیم و به جای تمرکز بر تک تک اجزا، بر نقش تک تک اجزا در سیستم کلی تمرکز کنیم.
03. قدرت هیبریدی امروزه جریان اصلی است
علیرغم پیشرفت‌ها در فن‌آوری باتری و سلول‌سوختی، آنها هنوز نمی‌توانند نیازهای انرژی بالای بسیاری از وسایل نقلیه سنگین، به‌ویژه خودروهای خارج از جاده-را در شرایط سخت برآورده کنند. از آنجایی که باتری ها به تکامل خود ادامه می دهند و تلاش می کنند تا قیدهایی را که گسترش برق را محدود می کند، بشکنند، پیشرانه های هیبریدی راه حل موقت ایده آل هستند. سیستم های هیبریدی مخصوصاً برای تجهیزات بزرگ با چرخه های عملیاتی طولانی مناسب هستند که برای همه-سیستم های الکتریکی از نظر هزینه کل مالکیت مناسب نیستند.
دستگاه‌های هیبریدی چگالی توان یک ژنراتور دیزل را با عملکرد کاهش انتشار یک باتری ترکیب می‌کنند که شامل یک موتور دیزلی کوچک‌تر و یک باتری و موتور قابل شارژ است، در حالی که الزامات عملکرد با شدت بالا و آلایندگی کم را برآورده می‌کند. تا به امروز، سیستم های هیبریدی عمدتاً برای تأمین انرژی عملکردهای کاری مورد استفاده قرار گرفته اند، اما می توانند عملکرد بکسل کامیون ها و اتوبوس های بزرگ را نیز تأمین کنند.
04. آینده یک دنیای الکتریکی است
برقی شدن وسایل نقلیه و تجهیزات طی چند سال گذشته به تدریج شتاب گرفته است، حتی در تجهیزات سنگین (البته با سرعت نسبتاً آهسته). با توجه به سرعت کنونی توسعه فناوری، بسیاری در صنعت انتظار دارند که پیشرفت به سمت الکتریکی سازی پس از سال 2030 شتاب بیشتری بگیرد.
