Pump-Controlled Hydraulic Drives with Frequency Control and a Few Power Channels
Keywords:
frequency adjustable pump-controlled hydraulic drive, power channels, recuperation, functional schemes, comparison of actuators and their power basis
Abstract
The article presents possible circuit engineering solutions for pump-controlled hydraulic drives with frequency control (FC PCHD), the use of which makes it possible to obtain an essentially wider stable stepless adjustment range of the system output member’s speed from its “crawling” to maximum values. In addition, better reliability and robustness of the drives are achieved owing to the use of two-channel arrangements for transmitting energy flows to the system output member. Criteria and parameters for evaluating the competitiveness of two-channel FC PСHDs equipped with mechanical differential reduction gears and hydraulic adding units are formulated. The article analyzes the advantages and drawbacks of two-channel FC PСHD versions involving closed and open liquid circulation schemes, a differential connection arrangement of electric pump sets, and the hydraulic motor unit’s mechanical differential, all featuring extended functional abilities, including, in particular, energy storage and recuperation modes. Different kinds of machines and apparatuses that can be used in the FC PСHD composition are subjected to a comparative analysis, and preferable modifications of their components are suggested. It is shown that, owing to the attained advantages, adjustable multichannel FC PСHDs are successfully used as actuating modules of various power systems of important engineering facilities as a replacement of or supplement to conventional hydraulic and electromechanical drives.
References
1. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю., Голубев В.И. Анализ динамики объемного гидропривода с частотным управлением при энергопитании от встроенного пневмогидравлического аккумулятора // Наука и образова- ние. 2015. № 3. С. 15—35.
2. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю., Голубев В.И. Объемный гидропривод с частотным и частотно-дроссельным управлением — возможные исполнения, области применения, сравнительные характеристики и конкурентные аналоги // Гидравлика, пневматика, приводы. 2015. № 1 (15). С. 29—33.
3. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю. Улучшение динамики объемного гидропривода с частотным управлением с помощью дополнительной обратной связи // Вестник МЭИ. 2016. № 3. С. 6 — 15.
4. Зуев Ю.Ю., Кремнев Д.Е., Танаев П.А. Одно из самых перспективных решений для модернизации — для большинства гидравлических систем переход на частотно-регулируемый привод оправдан (дискуссионный клуб) // Конструктор-машиностроитель. 2017.№ 2. С. 14 — 19.
5. Петров В.А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин. М.: Машиностроение, 1988.
6. Отчет по НИР № 2126070. Исследование проблем и разработка технических предложений по созданию гидравлических передач с регулируемыми гидромоторами / В.И. Голубев, Ю.Ю. Зуев, Д.В. Драгомиров. Изд-во МЭИ, 2009.
7. Отчет по НИР № 2270090. Исследование эффективности схемотехнических исполнений силовой части механизмов управления гидроприводов с моторным и насос-моторным регулированием / В.И. Голубев, Ю.Ю. Зуев, Д.В. Драгомиров. Изд-во МЭИ, 2011.
8. Прокофьев В.Н. Неравномерность движения гидропривода при работе на нижнем пределе диапазона регулирования // Известия вузов. Серия «Машиностроение». 1974. № 3. C. 59 — 64.
9. Отчет по НИР № 2265110. Исследование работы аксиальной гидромашины на пониженных оборотах и формирование предложений по созданию объемного гидропривода с частотным управлением и улучшенными тактико-техническими характеристиками / Ю.Ю. Зуев, Е.Ю. Зуева, В.И. Голубев. Изд-во МЭИ, 2013.
10. Крымов Б.Г., Рабинович Л.В., Стеблецов В.Г. Исполнительные устройства систем управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1987.
11. Черницкий И.И., Потупиков И.Л. Авиационные электромеханизмы малой мощности. М.: Машиностроение, 1986.
12. Зуев Ю.Ю. Основы создания конкурентоспособной техники и выработки эффективных решений. М.: Издательский дом МЭИ, 2006.
13. Справочник по электрическим машинам / под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. М.: Энергоатом- издат, 1989.
14. Редько П.Г. и др. Концепция развития систем рулевых приводов перспективных самолетов // Новые рубежи авиационной науки: Сб. тезисов IX Междунар. науч.-техн. симпозиума. М., 2007. С. 90.
15. Stäudig verbesserte Fluidtechnik // Ohlhydraul. Und Pneum. 1999. V. 43. No. 4. P. 305.
16. Зуева Е.Ю. Исследование гидро- и термодинамических процессов течения вязкой жидкости в щелевых каналах трактов смазки и охлаждения герметичных насосных агрегатов и формирование алгоритмов их расчета: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. М.: Изд- во МЭИ, 2007.
17. ООО НТЦ «Нордикс-метрология» [Офиц. сайт] http://www. Nordix-metrologia.narod.ru/ (дата обращения 04.02.2017).
18. НТЦ «Doroll» [Офиц. сайт] http://www. Doroll.ru/products/ru/ (дата обращения 19.04.2017).
19. Алексеенков А.С. Улучшение динамических свойств и исследование рабочих процессов авиационного рулевого гидропривода с комбинированным регулированием скорости при увеличении внешней нагрузки: автореф. дисc. ... канд. техн. наук. М.: МАИ, 2014.
20. Геращенко А.Н., Самсонович С.Л. Пневматические, гидравлические и электрические приводы летательных аппаратов на основе волновых исполнительных механизмов. М.: Машиностроение, 2006.
21. Домогацкий В.В. Создание гидропередачи на базе ролико-лопастных машин // Строительные и дорожные машины. 2009. № 5. С. 1 — 5.
---
Для цитирования: Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю. Объемные гидравлические приводы с частотным управлением и несколькими энергетическими каналами // Вестник МЭИ. 2018. № 4. С. 17—27. DOI: 10.24160/1993-6982-2018-4-17-27.
#
1. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu., Golubev V.I. Analiz dinamiki Ob′emnogo Gidroprivoda s Chastotnym Upravleniem pri Energopitanii ot Vstroennogo Pnevmogidravlicheskogo Akkumulyatora. Nauka i Obrazovanie. 2015;3:15—35. (in Russian).
2. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu., Golubev V.I. Ob′emnyy Gidroprivod s Chastotnym i Chastotno-drossel'nym Upravleniem — Vozmozhnye Ispolneniya, Oblasti Primeneniya, Sravnitel'nye Harakteristiki i Konkurentnye Analogi. Gidravlika, Pnevmatika, Privody. 2015;1 (15):29—33. (in Russian).
3. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu. Uluchshenie Dinamiki Ob′emnogo Gidroprivoda s Chastotnym Upravleniem s Pomoshch'yu Dopolnitel'noy Obratnoy Svyazi. Vestnik MPEI. 2016;3:6 — 15. (in Russian).
4. Zuev Yu.Yu., Kremnev D.E., Tanaev P.A. Odnoiz Samyh Perspektivnyh Resheniy dlya Modernizatsii —dlya Bol'shinstva Gidravlicheskih Sistem Perekhod na Chastotno-reguliruemyy Privod Opravdan (Diskussionnyy Klub). Konstruktor-Mashinostroitel'. 2017;2:14 — 19. (in Russian).
5. Petrov V.A. Gidroob′emnye Transmissii Samohodnyh Mashin. M.: Mashinostroenie, 1988. (in Russian).
6. Otchet po NIR № 2126070. Issledovanie Problem i Razrabotka Tekhnicheskih Predlozheniy po Sozdaniyu Gidravlicheskih Peredach s Reguliruemymi Gidromotorami / V.I. Golubev, Yu.Yu. Zuev, D.V. Dragomirov. Izd-vo MPEI, 2009. (in Russian).
7. Otchet po NIR № 2270090. Issledovanie Effektivnosti Skhemotekhnicheskih Ispolneniy Silovoy Chasti Mekhanizmov Upravleniya Gidroprivodov s Motornym i Nasos Motornym Regulirovaniem / V.I. Golubev, Yu.Yu. Zuev, D.V. Dragomirov. Izd-vo MPEI, 2011. (in Russian).
8. Prokof'ev V.N. Neravnomernost' Dvizheniya Gidroprivoda pri Rabote na Nizhnem Predele Diapazona Regulirovaniya. Izvestiya Vuzov. Seriya «Mashinostroenie». 1974;3:59 — 64. (in Russian).
9. Otchet po NIR № 2265110. Issledovanie Raboty Aksial'noy Gidromashiny na Ponizhennyh Oborotah i Formirovanie Predlozheniy po Sozdaniyu Ob′emnogo Gidroprivoda s Chastotnym Upravleniem i Uluchshennymi Taktiko-tekhnicheskimi Harakteristikami / Yu.Yu. Zuev, E.Yu. Zueva, V.I. Golubev. Izd-vo MPEI, 2013. (in Russian).
10. Krymov B.G., Rabinovich L.V., Stebletsov V.G. Ispolnitel'nye Ustroystva Sistem Upravleniya Letatel'nymi Apparatami. M.: Mashinostroenie, 1987. (in Russian).
11. Chernitskiy I.I., Potupikov I.L. Aviatsionnye Elektromekhanizmy Maloy Moshchnosti. M.: Mashinostroenie, 1986. (in Russian).
12. Zuev Yu.Yu. Osnovy Sozdaniya Konkurentosposobnoy Tekhniki i Vyrabotki Effektivnyh Resheniy. M.: Izdatel'skiy Dom MPEI, 2006. (in Russian).
13. Spravochnik po Elektricheskim Mashinam / pod Obshch. Red. I.P. Kopylova, B.K. Klokova. M.: Energoatomizdat, 1989. (in Russian).
14. Red'ko P.G. i dr. Kontseptsiya Razvitiya Sistem Rulevyh Privodov Perspektivnyh Samoletov. Novye Rubezhi Aviatsionnoy Nauki: Sb. Tezisov IX Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Simpoziuma. M., 2007:90. (in Russian).
15. Stäudig verbesserte Fluidtechnik. Ohlhydraul. Und Pneum. 1999;43;4:305.
16. Zueva E.Yu. Issledovanie Gidro- i Termodinamicheskih Protsessov Techeniya Vyazkoy Zhidkosti v Shchelevyh Kanalah Traktov Smazki i Ohlazhdeniya Germetichnyh Nasosnyh Agregatov i Formirovanie Algoritmov ih Rascheta: Avtoref. Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. M.: Izd-vo MPEI, 2007. (in Russian).
17. OOO NTTS «Nordiks-metrologiya» [Ofits. ayt] http://www. Nordix-metrologia.narod.ru/ (data Obrashcheniya 04.02.2017). (in Russian).
18. NTTS «Doroll» [Ofits. Sayt] http://www. Doroll.ru/products/ru/ (Data Obrashcheniya 19.04.2017). (in Russian).
19. Alekseenkov A.S. Uluchshenie Dinamicheskih Svoystv i Issledovanie Rabochih Protsessov Aviatsionnogo Rulevogo Gidroprivoda s Kombinirovannym Regulirovaniem Skorosti pri Uvelichenii Vneshney Nagruzki: Avtoref. Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. M.: MAI, 2014. (in Russian).
20. Gerashchenko A.N., Samsonovich S.L. Pnevmaticheskie, Gidravlicheskie i Elektricheskie Privody Letatel'nyh Apparatov na Osnove Volnovyh Ispolnitel'nyh Mekhanizmov. M.: Mashinostroenie, 2006. (in Russian).
21. Domogatskiy V.V. Sozdanie Gidroperedachi na Baze Roliko-lopastnyh Mashin. Stroitel'nye i Dorozhnye Mashiny. 2009;5:1 — 5. (in Russian).
---
For citation: Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu. Pump-Controlled Hydraulic Drives with Frequency Control and a Few Power Channelss.
MPEI Vestnik. 2018;4:17—27. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2018-4-17-27.
2. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю., Голубев В.И. Объемный гидропривод с частотным и частотно-дроссельным управлением — возможные исполнения, области применения, сравнительные характеристики и конкурентные аналоги // Гидравлика, пневматика, приводы. 2015. № 1 (15). С. 29—33.
3. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю. Улучшение динамики объемного гидропривода с частотным управлением с помощью дополнительной обратной связи // Вестник МЭИ. 2016. № 3. С. 6 — 15.
4. Зуев Ю.Ю., Кремнев Д.Е., Танаев П.А. Одно из самых перспективных решений для модернизации — для большинства гидравлических систем переход на частотно-регулируемый привод оправдан (дискуссионный клуб) // Конструктор-машиностроитель. 2017.№ 2. С. 14 — 19.
5. Петров В.А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин. М.: Машиностроение, 1988.
6. Отчет по НИР № 2126070. Исследование проблем и разработка технических предложений по созданию гидравлических передач с регулируемыми гидромоторами / В.И. Голубев, Ю.Ю. Зуев, Д.В. Драгомиров. Изд-во МЭИ, 2009.
7. Отчет по НИР № 2270090. Исследование эффективности схемотехнических исполнений силовой части механизмов управления гидроприводов с моторным и насос-моторным регулированием / В.И. Голубев, Ю.Ю. Зуев, Д.В. Драгомиров. Изд-во МЭИ, 2011.
8. Прокофьев В.Н. Неравномерность движения гидропривода при работе на нижнем пределе диапазона регулирования // Известия вузов. Серия «Машиностроение». 1974. № 3. C. 59 — 64.
9. Отчет по НИР № 2265110. Исследование работы аксиальной гидромашины на пониженных оборотах и формирование предложений по созданию объемного гидропривода с частотным управлением и улучшенными тактико-техническими характеристиками / Ю.Ю. Зуев, Е.Ю. Зуева, В.И. Голубев. Изд-во МЭИ, 2013.
10. Крымов Б.Г., Рабинович Л.В., Стеблецов В.Г. Исполнительные устройства систем управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1987.
11. Черницкий И.И., Потупиков И.Л. Авиационные электромеханизмы малой мощности. М.: Машиностроение, 1986.
12. Зуев Ю.Ю. Основы создания конкурентоспособной техники и выработки эффективных решений. М.: Издательский дом МЭИ, 2006.
13. Справочник по электрическим машинам / под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. М.: Энергоатом- издат, 1989.
14. Редько П.Г. и др. Концепция развития систем рулевых приводов перспективных самолетов // Новые рубежи авиационной науки: Сб. тезисов IX Междунар. науч.-техн. симпозиума. М., 2007. С. 90.
15. Stäudig verbesserte Fluidtechnik // Ohlhydraul. Und Pneum. 1999. V. 43. No. 4. P. 305.
16. Зуева Е.Ю. Исследование гидро- и термодинамических процессов течения вязкой жидкости в щелевых каналах трактов смазки и охлаждения герметичных насосных агрегатов и формирование алгоритмов их расчета: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. М.: Изд- во МЭИ, 2007.
17. ООО НТЦ «Нордикс-метрология» [Офиц. сайт] http://www. Nordix-metrologia.narod.ru/ (дата обращения 04.02.2017).
18. НТЦ «Doroll» [Офиц. сайт] http://www. Doroll.ru/products/ru/ (дата обращения 19.04.2017).
19. Алексеенков А.С. Улучшение динамических свойств и исследование рабочих процессов авиационного рулевого гидропривода с комбинированным регулированием скорости при увеличении внешней нагрузки: автореф. дисc. ... канд. техн. наук. М.: МАИ, 2014.
20. Геращенко А.Н., Самсонович С.Л. Пневматические, гидравлические и электрические приводы летательных аппаратов на основе волновых исполнительных механизмов. М.: Машиностроение, 2006.
21. Домогацкий В.В. Создание гидропередачи на базе ролико-лопастных машин // Строительные и дорожные машины. 2009. № 5. С. 1 — 5.
---
Для цитирования: Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю. Объемные гидравлические приводы с частотным управлением и несколькими энергетическими каналами // Вестник МЭИ. 2018. № 4. С. 17—27. DOI: 10.24160/1993-6982-2018-4-17-27.
#
1. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu., Golubev V.I. Analiz dinamiki Ob′emnogo Gidroprivoda s Chastotnym Upravleniem pri Energopitanii ot Vstroennogo Pnevmogidravlicheskogo Akkumulyatora. Nauka i Obrazovanie. 2015;3:15—35. (in Russian).
2. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu., Golubev V.I. Ob′emnyy Gidroprivod s Chastotnym i Chastotno-drossel'nym Upravleniem — Vozmozhnye Ispolneniya, Oblasti Primeneniya, Sravnitel'nye Harakteristiki i Konkurentnye Analogi. Gidravlika, Pnevmatika, Privody. 2015;1 (15):29—33. (in Russian).
3. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu. Uluchshenie Dinamiki Ob′emnogo Gidroprivoda s Chastotnym Upravleniem s Pomoshch'yu Dopolnitel'noy Obratnoy Svyazi. Vestnik MPEI. 2016;3:6 — 15. (in Russian).
4. Zuev Yu.Yu., Kremnev D.E., Tanaev P.A. Odnoiz Samyh Perspektivnyh Resheniy dlya Modernizatsii —dlya Bol'shinstva Gidravlicheskih Sistem Perekhod na Chastotno-reguliruemyy Privod Opravdan (Diskussionnyy Klub). Konstruktor-Mashinostroitel'. 2017;2:14 — 19. (in Russian).
5. Petrov V.A. Gidroob′emnye Transmissii Samohodnyh Mashin. M.: Mashinostroenie, 1988. (in Russian).
6. Otchet po NIR № 2126070. Issledovanie Problem i Razrabotka Tekhnicheskih Predlozheniy po Sozdaniyu Gidravlicheskih Peredach s Reguliruemymi Gidromotorami / V.I. Golubev, Yu.Yu. Zuev, D.V. Dragomirov. Izd-vo MPEI, 2009. (in Russian).
7. Otchet po NIR № 2270090. Issledovanie Effektivnosti Skhemotekhnicheskih Ispolneniy Silovoy Chasti Mekhanizmov Upravleniya Gidroprivodov s Motornym i Nasos Motornym Regulirovaniem / V.I. Golubev, Yu.Yu. Zuev, D.V. Dragomirov. Izd-vo MPEI, 2011. (in Russian).
8. Prokof'ev V.N. Neravnomernost' Dvizheniya Gidroprivoda pri Rabote na Nizhnem Predele Diapazona Regulirovaniya. Izvestiya Vuzov. Seriya «Mashinostroenie». 1974;3:59 — 64. (in Russian).
9. Otchet po NIR № 2265110. Issledovanie Raboty Aksial'noy Gidromashiny na Ponizhennyh Oborotah i Formirovanie Predlozheniy po Sozdaniyu Ob′emnogo Gidroprivoda s Chastotnym Upravleniem i Uluchshennymi Taktiko-tekhnicheskimi Harakteristikami / Yu.Yu. Zuev, E.Yu. Zueva, V.I. Golubev. Izd-vo MPEI, 2013. (in Russian).
10. Krymov B.G., Rabinovich L.V., Stebletsov V.G. Ispolnitel'nye Ustroystva Sistem Upravleniya Letatel'nymi Apparatami. M.: Mashinostroenie, 1987. (in Russian).
11. Chernitskiy I.I., Potupikov I.L. Aviatsionnye Elektromekhanizmy Maloy Moshchnosti. M.: Mashinostroenie, 1986. (in Russian).
12. Zuev Yu.Yu. Osnovy Sozdaniya Konkurentosposobnoy Tekhniki i Vyrabotki Effektivnyh Resheniy. M.: Izdatel'skiy Dom MPEI, 2006. (in Russian).
13. Spravochnik po Elektricheskim Mashinam / pod Obshch. Red. I.P. Kopylova, B.K. Klokova. M.: Energoatomizdat, 1989. (in Russian).
14. Red'ko P.G. i dr. Kontseptsiya Razvitiya Sistem Rulevyh Privodov Perspektivnyh Samoletov. Novye Rubezhi Aviatsionnoy Nauki: Sb. Tezisov IX Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Simpoziuma. M., 2007:90. (in Russian).
15. Stäudig verbesserte Fluidtechnik. Ohlhydraul. Und Pneum. 1999;43;4:305.
16. Zueva E.Yu. Issledovanie Gidro- i Termodinamicheskih Protsessov Techeniya Vyazkoy Zhidkosti v Shchelevyh Kanalah Traktov Smazki i Ohlazhdeniya Germetichnyh Nasosnyh Agregatov i Formirovanie Algoritmov ih Rascheta: Avtoref. Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. M.: Izd-vo MPEI, 2007. (in Russian).
17. OOO NTTS «Nordiks-metrologiya» [Ofits. ayt] http://www. Nordix-metrologia.narod.ru/ (data Obrashcheniya 04.02.2017). (in Russian).
18. NTTS «Doroll» [Ofits. Sayt] http://www. Doroll.ru/products/ru/ (Data Obrashcheniya 19.04.2017). (in Russian).
19. Alekseenkov A.S. Uluchshenie Dinamicheskih Svoystv i Issledovanie Rabochih Protsessov Aviatsionnogo Rulevogo Gidroprivoda s Kombinirovannym Regulirovaniem Skorosti pri Uvelichenii Vneshney Nagruzki: Avtoref. Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. M.: MAI, 2014. (in Russian).
20. Gerashchenko A.N., Samsonovich S.L. Pnevmaticheskie, Gidravlicheskie i Elektricheskie Privody Letatel'nyh Apparatov na Osnove Volnovyh Ispolnitel'nyh Mekhanizmov. M.: Mashinostroenie, 2006. (in Russian).
21. Domogatskiy V.V. Sozdanie Gidroperedachi na Baze Roliko-lopastnyh Mashin. Stroitel'nye i Dorozhnye Mashiny. 2009;5:1 — 5. (in Russian).
---
For citation: Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu. Pump-Controlled Hydraulic Drives with Frequency Control and a Few Power Channelss.
MPEI Vestnik. 2018;4:17—27. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2018-4-17-27.
Published
2018-08-01
Issue
Section
Power Engineering, Metallurgic and Chemical Machinery (05.04.00)
