Подбор насоса

Немного о выборе частоты вращения двигателя и насоса.

Из моей практики, большинство водителей-операторов кранов-манипуляторов предпочитают работать на низких оборотах. Объясняют это тем, что и расход топлива меньше, и шума меньше, и масло меньше греется, но в тоже время кран, вроде как, достаточно быстро работает, но, правда, хотелось бы побыстрее, и вроде как хорошо поднимает, но не всегда.

А ещё жалуются на невозможность совмещения операций, непонятную блокировку работы крана электроникой и прочие «мелкие» неприятности.

Давайте попробуем разобраться.

Обороты двигателя. Производители автомобилей рекомендуют поднимать/держать обороты двигателя при работе навесного оборудования в диапазоне 1000-2000 об/мин (в зависимости от автомобиля и оборудования). Это связано с возможностью двигателя развивать необходимую мощность для привода оборудования, что должно быть всем понятно, а еще чтобы сам двигатель и его системы работали в номинальном режиме, а не грани «умирания». В первую очередь это касается системы смазки двигателя. Чтобы масляный насос развивал нужную производительность и давление, необходимые для смазки деталей двигателя и создания масляных зазоров, он должен крутиться с определённой частотой. Сами понимаете, что на низких оборотах масляный насос может не справляться со своими обязанностями, особенно если на машине стоит мощный кран, и происходит большой отбор мощности. Насос не может развить большое давление и не может загнать масло в зазор между вкладышами коленвала/распредвала, ротора турбины и других компонентов.

Как результат — повышенный износ двигателя.

Тоже самое и в камере сгорания. Привод крана-манипулятора требует получения бОльшей мощности, соответственно, сжигания дополнительных порций топлива, при том же количестве воздуха. Но из-за этого топливо сгорает плохо, много сажи откладывается на стенках камеры сгорания… и так далее…

Поэтому для привода кранов-манипуляторов производители автомобилей рекомендуют частоту вращения двигателя выбирать в диапазоне 900 — 1100 об/мин. Именно под эту частоту вращения должен подбираться насос.

Но!!! еще есть КОМ с свои передаточным числом, которое тоже надо обязательно учитывать.

Имея частоту вращения двигателя, с учетом передаточного числа КОМ, плюс рекомендуемый для крана поток масла, получаем данные для подбора насоса. Именно эти рекомендации учитывают монтажники (правильные монтажники) при выборе насоса.

Если же насос был установлен чрезмерно большой (такой был найден в «закромах», чтоб не покупать новый, или подвернулся по дешевке, или такой пришел с краном) в расчете, что будет работать на низких оборотах, то оператора может ожидать еще один неприятный сюрприз.

На низких оборотах двигатель, особенно на маленьких грузовиках, не может развить необходимую мощность, особенно когда кран работает с нагрузкой близкой к максимальной. Под нагрузкой обороты двигателя сильно просаживаются, вплоть до остановки двигателя. Что обычно в этих случаях делают водители?  — Просто поднимают обороты. Казалось бы, проблема решена. Но нет. Двигатель все равно глохнет, не позволяя работать. Почему так?

Увеличивая обороты, мы увеличиваем производительность насоса. А увеличивая производительность насоса мы увеличиваем отбираемую мощность, которая нужна для выполнения операций крана, и которую двигатель никак не может развить и, поэтому, глохнет. Решение в этом случае – только замена насоса на насос меньшего рабочего объёма.

Вот почему важно правильно подбирать насос.

Еще одна проблема, связанная с работой на низких оборотах.

Система управления кран-манипулятора HIAB в некоторых ситуациях в целях безопасности ограничивает скорость работы крана. Например, работа с высоко поднятой стрелой (выше 60 – 70° от горизонта). Если стрелу с грузом опускать слишком быстро, то при остановке груз по инерции потянет стрелу за собой. Давление в гидроцилиндрах может возрасти до такого уровня, что гидрозамки откроются, и стрела упадет. Чтобы этого не случилось, скорость опускания стрелы в этой ситуации ограничена за счет ограничения перемещения рычагов управления.

Работая на малых оборотах двигателя, операторы сталкиваются с тем, что не могут опустить стрелу. Сильно нажать на рычаг – система безопасности не дает. А при не полном перемещении рычага управления стрела не движется. А все из-за того, что на малых оборотах поток гидравлической жидкости настолько низкий, что его, при частичном перемещении рычага управления, не хватает на открытие гидрозамков. Решение в таком случае только одно – повысить частоту вращения двигателя до рекомендованной.

Вывод только один –на время работы крана обороты двигателя надо поднимать до рекомендованных. В тоже время если двигатель все время будет работать на повышенных оборотах, топливо будет «утекать рекой». Чтоб этого не было, делают разные системы для регулирования частоты вращения двигателя с места оператора, хорошо вам знакомые по японцам (дополнительный рычаг газа) и корейцам (педаль газа у кресла оператора).  Оператор увеличивает обороты именно тогда, когда это нужно.

У европейцев в настоящее время эта задача, как правило, решается с помощью электроники. Либо при включении КОМ обороты двигателя повышаются (для этого программируется система управления двигателя грузовика). Такой вариант, на мой взгляд, подойдет лучше там, где кран работает непродолжительное время и, в основном, занят на погрузке-разгрузке. Но менее подходит, если кран работает на монтаже, и есть много простоев. Как раз для такого режима работы есть другой вариант, когда обороты двигателя повышаются непосредственно при работе крана, а при простое опускаются до уровня ХХ. В этом случае система управления двигателя получает сигнал от системы управления крана.

Есть еще один вариант, позволяющий и топливо экономить, и работать в оптимальном режиме. Это использование насоса переменного рабочего объёма.

Во время простоя кран, когда двигатель работает на ХХ, насос все равно гоняет масло. И на это тоже тратится энергия, а соответственно, и топливо. Насос переменного рабочего объёма позволяет это исправить. Как это работает. При простое насос выдает поток близкий к «0». Затраты энергии в этом случае минимальные. Как только оператор нажимает рычаг управления, от распределителя на насос идет сигнал, насос автоматически увеличивает поток до номинального значения, операция выполняется. Инженеры HIAB в свое время посчитали, что насос переменного рабочего объёма позволяет за год экономить топливо на несколько тысяч евро.

Разумеется, у всего есть недостаток. Основной недостаток насосов переменного рабочего объема – это их цена. Насос переменного рабочего объёма стоит в два – три раза выше, чем обычный аксиально-плунжерный насос.