Сравнение структур контуров энергетики гидроприводов с частотным, насосным управлением и электромеханическими аналогами
Ключевые слова:
объемный гидропривод, частотное и насосное управления, электромеханический привод, показатели конкурентоспособности, направления развития
Аннотация
Представлены схемотехнические исполнения и внешний вид объёмных гидроприводов с частотным управлением (ОГП-ЧУ), а также их функциональных аналогов — объёмных гидроприводов с насосным управлением (ОГП-НУ) и электромеханических приводов с механическими редукторами (ЭлмП-МР). Приведено сравнение обликов ОГП-ЧУ, построенных на различной (имеющейся и перспективной) машинно-аппаратной базе. Установлено, что наибольшая эффективность применения ОГП-ЧУ ожидается в силовых системах объектов, отвечающих современной концепции построения полностью электрифицированного объекта (ПЭО).
Показано, что оценка эффективности приводов в силовых системах конкретного ПЭО определяется совокупностью частных показателей конкурентоспособности (ПК) при равных или близких значениях показателей работоспособности (ПР), характеризующих функциональное назначение модулей. Продемонстрирована возможность численной оценки конкурентоспособности различных видов приводов по технико-экономическим и эксплуатационным ПК.
Выполнен анализ физико-технических возможностей структур приводов с учётом перспективы развития их машинно-аппаратной базы, а также сформированы области предпочтительного применения приводов. Для ОГП-ЧУ — это силовые системы ПЭО с ограниченным диапазоном бесступенчатого регулирования скоростей выходных звеньев, испытывающие знакопеременные и ударные нагрузки, с длительными перемещениями выходных звеньев под действием сопутствующих (отрицательных) нагрузок. Доказано, что структура ОГП-ЧУ позволяет эффективно реализовать накопление и рекуперацию энергии как в самом приводе, так и осуществить передачу практически неограниченного количества рекуперативной энергии во внешнюю силовую электросеть ПЭО.
Литература
1. Редько П.Г. и др. Концепция развития систем рулевых приводов перспективных самолётов // Новые рубежи авиационной науки: Сборник тезисов IX Междунар. науч.-техн. симпозиума. М., 2007. С. 90.
2. Pat. 4.823.552.25.04 USA. Failsafe Electrohydraulic Control System for Veriable Displacement Pump / O. Larry, J.S. Ezell.
3. Leonard J.B. A Systemlook at Electromechanical Actuation for Primary Flight Control // Proc. IEEE Nat. Aerospace and Electron Conf. 1983. Dayton 1983. Pp.80—86.
4. Ruhlicke I. Elektro-hydraulische Antriebssysteme mit Drehzahlveranderbarer Pumpe // Olhydraulik und Pneumatik. 1977 (41). No. 9. Pp. 689—693; No. 10. Pp. 752—759.
5. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю., Голубев В.И. Объёмный гидропривод с частотным и частотно-дроссельным управлением — возможные исполнения, области применения, сравнительные характеристики и конкурентные аналоги // Индустрия. 2014. № 6 (88). С. 41—45.
6. Петров В.А. Гидрообъёмные трансмиссии самоходных машин. М.: Машиностроение, 1988.
7. Кондаков Л.А. и др. Машиностроительный гидропривод. М.: Машиностроение, 1978.
8. Крымов Б.Г., Рабинович Л.В., Стеблецов В.Г. Исполнительные устройства систем управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1987.
9. Проблемы электрификации самолёта. Отделение полёта и систем управления ЛА (НИО-15. Информационные материалы ЦАГИ, 2007.
10. The «More Electric» Architecture Revolution. MILTECH-10/2005.
11. Cecere G.J., Mehdi I.S., Yurczyk R.F. Feasibility Study of an All electric Fighter Airplane // Proc. IEEE Nat. Aerospace and Electron Conf. Dayton, 1983. Pp. 62—71.
12. Lyle H. Concept Eliminates Central Hydraulic System // Design News. 1988. V. 44. No. 4. Pр. 45—65.
13. Зуев Ю.Ю., Петров Ю.А., Черкасских С.Н. Особенности энергетического расчёта автономных электрогидравлических приводов различной структуры // Сб. науч. тр. ЦНИИАГ. М., 1990.
14. Kazmaier B. Energieverbrauchsoptimierte Regelung Eines Elektrohydraulischen Linearantriebs Kleiner Leistung mit drehezahlgeregeltem Elektromotor und Verstellpumpe // Olhydraul. und Pneum. 1999. V. 43. No. 10. P. 702.
15. Беляев О.А., Зуев Ю.Ю. Моделирование регулировочных характеристик объёмного гидропривода с насосным и частотным управлением // Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика: Сб. материалов науч.-техн. конф. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. С. 196—204.
16. Алексеенков А.С., Найдёнов Н.В., Селиванов А.М. Развитие авиационных автономных электрогидравлических приводов // Вестник Московского авиационного института. 2012. Т. 19. № 1. С. 43—48.
17. Богданов Д.М. Применение преобразователей частоты для управления электроприводами. Томск: Изд-во Томск. политехн. ун-та, 2008.
18. Kogel O. Unterstűtzung fűr lie Frmaturen-Auslegung bei Verwendung Drehzahlveränderlicher Stellantriebe. (SiPOS Aktorik GmBH) // Industriearmaturen. 2007. V. 15. No. 4. Pp. 368—372.
19. Автоматизированный электропривод / под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова. М.: Энергоатомиздат, 1990.
20. Справочник по электрическим машинам / под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. М.: Энергоатомиздат, 1989.
21. Русэлпром-Мехатроника [Офиц. сайт] www. Mechatronics.ruselprom.ru (дата обращения 12.12.2017).
22. Электропривод [Офиц. сайт] www.Electroprivod.ru (дата обращения 20.01.2018).
23. Геращенко А.Н., Самсонович С.Л. Пневматические, гидравлические и электрические приводы летательных аппаратов на основе волновых исполнительных механизмов. М.: Машиностроение, 2006.
24. Harmonic Drive AG [Офиц. сайт] www.Harmonicdrive.de (дата обращения 19.12.2017).
25. Нордикс-Метрология [Офиц. сайт] www. Nordix-metrologia.narod.ru (дата обращения 09.12.2017)
---
Для цитирования: Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю. Сравнение структур контуров энергетики гидроприводов с частотным, насосным управлением и электромеханическими аналогами // Вестник МЭИ. 2019. № 5. С. 150—160. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-5-150-160.
#
1. Red'ko P.G. i dr. Kontseptsiya Razvitiya Sistem Rulevykh Privodov Perspektivnykh Samoletov. Novye Rubezhi Aviatsionnoy Nauki: Sbornik Tezisov IX Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Simpoziuma. M., 2007:90. (in Russian).
2. Pat. 4.823.552.25.04 USA. Failsafe Electrohydraulic Control System for Veriable Displacement Pump. O. Larry, J.S. Ezell.
3. Leonard J.B. A Systemlook at Electromechanical Actuation for Primary Flight Control. Proc. IEEE Nat. Aerospace and Electron Conf. 1983. Dayton 1983:80—86.
4. Ruhlicke I. Elektro-hydraulische Antriebssysteme mit Drehzahlveranderbarer Pumpe. Olhydraulik und Pneumatik. 1977 (41);9:689—693; 10:752—759.
5. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu., Golubev V.I. Obemnyy Gidroprivod s Chastotnym i Chastotno-Drossel'nym Upravleniem — Vozmozhnye Ispolneniya, Oblasti Primeneniya, Sravnitel'nye Kharakteristiki i Konkurentnye analogi. Industriya. 2014;6 (88):41—45. (in Russian).
6. Petrov V.A. Gidroobemnye Transmissii Samokhodnykh Mashin. M.: Mashinostroenie, 1988. (in Russian).
7. Kondakov L.A. i dr. Mashinostroitel'nyy Gidroprivod. M.: Mashinostroenie, 1978. (in Russian).
8. Krymov B.G., Rabinovich L.V., Stebletsov V.G. Ispolnitel'nye Ustroystva Sistem Upravleniya Letatel'nymi Apparatami. M.: Mashinostroenie, 1987. (in Russian).
9. Problemy Elektrifikatsii Samoleta. Otdelenie Poleta i Sistem Upravleniya LA (NIO-15. Informatsionnye Materialy TSAGI, 2007. (in Russian).
10. The «More Electric» Architecture Revolution. MILTECH-10/2005.
11. Cecere G.J., Mehdi I.S., Yurczyk R.F. Feasibility Study of an All electric Fighter Airplane. Proc. IEEE Nat. Aerospace and Electron Conf. Dayton, 1983:62—71.
12. Lyle H. Concept Eliminates Central Hydraulic System. Design News. 1988;44;4:45—65.
13. Zuev Yu.Yu., Petrov Yu.A., Cherkasskikh S.N. Osobennosti Energeticheskogo Rascheta Avtonomnykh Elektrogidravlicheskikh Privodov Razlichnoy Struktury. Sb. Nauch. Tr. TSNIIAG. M., 1990. (in Russian).
14. Kazmaier B. Energieverbrauchsoptimierte Regelung Eines Elektrohydraulischen Linearantriebs Kleiner Leistung mit drehezahlgeregeltem Elektromotor und Verstellpumpe. Olhydraul. und Pneum. 1999;43;10:702.
15. Belyaev O.A., Zuev Yu.Yu. Modelirovanie Regulirovochnykh Kharakteristik Obemnogo Gidroprivoda s Nasosnym i Chastotnym Upravleniem. Gidromashiny, Gidroprivody i Gidropnevmoavtomatika: Sb. Materialov Nauch.-tekhn. Konf. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2011:196—204. (in Russian).
16. Alekseenkov A.S., Naydenov N.V., Selivanov A.M. Razvitie Aviatsionnykh Avtonomnykh Elektrogidravlicheskikh Privodov. Vestnik Moskovskogo Aviatsionnogo Instituta. 2012;19;1:43—48. (in Russian).
17. Bogdanov D.M. Primenenie Preobrazovateley Chastoty dlya Upravleniya Elektroprivodami. Tomsk: Izd-vo Tomsk. Politekhn. Un-ta, 2008. (in Russian).
18. Kogel O. Unterstűtzung fűr lie Frmaturen-Auslegung bei Verwendung Drehzahlveränderlicher Stellantriebe. (SiPOS Aktorik GmBH). Industriearmaturen. 2007;15;4:368—372.
19. Avtomatizirovannyy Elektroprivod. Pod Obshch. Red. N.F. Il'inskogo, M.G. Yun'kova. M.: Energoatomizdat, 1990. (in Russian).
20. Spravochnik po Elektricheskim Mashinam. Pod Obshch. Red. I.P. Kopylova, B.K. Klokova. M.: Energoatomizdat, 1989. (in Russian).
21. Ruselprom-Mekhatronika [Ofits. Sayt] www.Mechatronics.ruselprom.ru (Data Obrashcheniya 12.12.2017). (in Russian).
22. Elektroprivod [Ofits. Sayt] www.Electroprivod.ru (Data Obrashcheniya 20.01.2018). (in Russian).
23. Gerashchenko A.N., Samsonovich S.L. Pnevmaticheskie, Gidravlicheskie i Elektricheskie Privody Letatel'nykh Apparatov na Osnove Volnovykh Ispolnitel'nykh Mekhanizmov. M.: Mashinostroenie, 2006. (in Russian).
24. Harmonic Drive AG [Ofits. Sayt] www.Harmonicdrive.de (Data Obrashcheniya 19.12.2017).
25. Notdics-Metrologiya [Ofits. Sayt] www. Nordix-metrologia.narod.ru (Data Obrashcheniya 09.12.2017). (in Russian).
---
For citation: Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu. Comparison of the Structures of the Energy Circuits of Hydraulic Drives with Frequency, Pump Control and Electromechanical Analogues. Bulletin of MPEI. 2019;5:150—160. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-5-150-160.
2. Pat. 4.823.552.25.04 USA. Failsafe Electrohydraulic Control System for Veriable Displacement Pump / O. Larry, J.S. Ezell.
3. Leonard J.B. A Systemlook at Electromechanical Actuation for Primary Flight Control // Proc. IEEE Nat. Aerospace and Electron Conf. 1983. Dayton 1983. Pp.80—86.
4. Ruhlicke I. Elektro-hydraulische Antriebssysteme mit Drehzahlveranderbarer Pumpe // Olhydraulik und Pneumatik. 1977 (41). No. 9. Pp. 689—693; No. 10. Pp. 752—759.
5. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю., Голубев В.И. Объёмный гидропривод с частотным и частотно-дроссельным управлением — возможные исполнения, области применения, сравнительные характеристики и конкурентные аналоги // Индустрия. 2014. № 6 (88). С. 41—45.
6. Петров В.А. Гидрообъёмные трансмиссии самоходных машин. М.: Машиностроение, 1988.
7. Кондаков Л.А. и др. Машиностроительный гидропривод. М.: Машиностроение, 1978.
8. Крымов Б.Г., Рабинович Л.В., Стеблецов В.Г. Исполнительные устройства систем управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1987.
9. Проблемы электрификации самолёта. Отделение полёта и систем управления ЛА (НИО-15. Информационные материалы ЦАГИ, 2007.
10. The «More Electric» Architecture Revolution. MILTECH-10/2005.
11. Cecere G.J., Mehdi I.S., Yurczyk R.F. Feasibility Study of an All electric Fighter Airplane // Proc. IEEE Nat. Aerospace and Electron Conf. Dayton, 1983. Pp. 62—71.
12. Lyle H. Concept Eliminates Central Hydraulic System // Design News. 1988. V. 44. No. 4. Pр. 45—65.
13. Зуев Ю.Ю., Петров Ю.А., Черкасских С.Н. Особенности энергетического расчёта автономных электрогидравлических приводов различной структуры // Сб. науч. тр. ЦНИИАГ. М., 1990.
14. Kazmaier B. Energieverbrauchsoptimierte Regelung Eines Elektrohydraulischen Linearantriebs Kleiner Leistung mit drehezahlgeregeltem Elektromotor und Verstellpumpe // Olhydraul. und Pneum. 1999. V. 43. No. 10. P. 702.
15. Беляев О.А., Зуев Ю.Ю. Моделирование регулировочных характеристик объёмного гидропривода с насосным и частотным управлением // Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика: Сб. материалов науч.-техн. конф. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. С. 196—204.
16. Алексеенков А.С., Найдёнов Н.В., Селиванов А.М. Развитие авиационных автономных электрогидравлических приводов // Вестник Московского авиационного института. 2012. Т. 19. № 1. С. 43—48.
17. Богданов Д.М. Применение преобразователей частоты для управления электроприводами. Томск: Изд-во Томск. политехн. ун-та, 2008.
18. Kogel O. Unterstűtzung fűr lie Frmaturen-Auslegung bei Verwendung Drehzahlveränderlicher Stellantriebe. (SiPOS Aktorik GmBH) // Industriearmaturen. 2007. V. 15. No. 4. Pp. 368—372.
19. Автоматизированный электропривод / под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова. М.: Энергоатомиздат, 1990.
20. Справочник по электрическим машинам / под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. М.: Энергоатомиздат, 1989.
21. Русэлпром-Мехатроника [Офиц. сайт] www. Mechatronics.ruselprom.ru (дата обращения 12.12.2017).
22. Электропривод [Офиц. сайт] www.Electroprivod.ru (дата обращения 20.01.2018).
23. Геращенко А.Н., Самсонович С.Л. Пневматические, гидравлические и электрические приводы летательных аппаратов на основе волновых исполнительных механизмов. М.: Машиностроение, 2006.
24. Harmonic Drive AG [Офиц. сайт] www.Harmonicdrive.de (дата обращения 19.12.2017).
25. Нордикс-Метрология [Офиц. сайт] www. Nordix-metrologia.narod.ru (дата обращения 09.12.2017)
---
Для цитирования: Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю. Сравнение структур контуров энергетики гидроприводов с частотным, насосным управлением и электромеханическими аналогами // Вестник МЭИ. 2019. № 5. С. 150—160. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-5-150-160.
#
1. Red'ko P.G. i dr. Kontseptsiya Razvitiya Sistem Rulevykh Privodov Perspektivnykh Samoletov. Novye Rubezhi Aviatsionnoy Nauki: Sbornik Tezisov IX Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Simpoziuma. M., 2007:90. (in Russian).
2. Pat. 4.823.552.25.04 USA. Failsafe Electrohydraulic Control System for Veriable Displacement Pump. O. Larry, J.S. Ezell.
3. Leonard J.B. A Systemlook at Electromechanical Actuation for Primary Flight Control. Proc. IEEE Nat. Aerospace and Electron Conf. 1983. Dayton 1983:80—86.
4. Ruhlicke I. Elektro-hydraulische Antriebssysteme mit Drehzahlveranderbarer Pumpe. Olhydraulik und Pneumatik. 1977 (41);9:689—693; 10:752—759.
5. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu., Golubev V.I. Obemnyy Gidroprivod s Chastotnym i Chastotno-Drossel'nym Upravleniem — Vozmozhnye Ispolneniya, Oblasti Primeneniya, Sravnitel'nye Kharakteristiki i Konkurentnye analogi. Industriya. 2014;6 (88):41—45. (in Russian).
6. Petrov V.A. Gidroobemnye Transmissii Samokhodnykh Mashin. M.: Mashinostroenie, 1988. (in Russian).
7. Kondakov L.A. i dr. Mashinostroitel'nyy Gidroprivod. M.: Mashinostroenie, 1978. (in Russian).
8. Krymov B.G., Rabinovich L.V., Stebletsov V.G. Ispolnitel'nye Ustroystva Sistem Upravleniya Letatel'nymi Apparatami. M.: Mashinostroenie, 1987. (in Russian).
9. Problemy Elektrifikatsii Samoleta. Otdelenie Poleta i Sistem Upravleniya LA (NIO-15. Informatsionnye Materialy TSAGI, 2007. (in Russian).
10. The «More Electric» Architecture Revolution. MILTECH-10/2005.
11. Cecere G.J., Mehdi I.S., Yurczyk R.F. Feasibility Study of an All electric Fighter Airplane. Proc. IEEE Nat. Aerospace and Electron Conf. Dayton, 1983:62—71.
12. Lyle H. Concept Eliminates Central Hydraulic System. Design News. 1988;44;4:45—65.
13. Zuev Yu.Yu., Petrov Yu.A., Cherkasskikh S.N. Osobennosti Energeticheskogo Rascheta Avtonomnykh Elektrogidravlicheskikh Privodov Razlichnoy Struktury. Sb. Nauch. Tr. TSNIIAG. M., 1990. (in Russian).
14. Kazmaier B. Energieverbrauchsoptimierte Regelung Eines Elektrohydraulischen Linearantriebs Kleiner Leistung mit drehezahlgeregeltem Elektromotor und Verstellpumpe. Olhydraul. und Pneum. 1999;43;10:702.
15. Belyaev O.A., Zuev Yu.Yu. Modelirovanie Regulirovochnykh Kharakteristik Obemnogo Gidroprivoda s Nasosnym i Chastotnym Upravleniem. Gidromashiny, Gidroprivody i Gidropnevmoavtomatika: Sb. Materialov Nauch.-tekhn. Konf. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2011:196—204. (in Russian).
16. Alekseenkov A.S., Naydenov N.V., Selivanov A.M. Razvitie Aviatsionnykh Avtonomnykh Elektrogidravlicheskikh Privodov. Vestnik Moskovskogo Aviatsionnogo Instituta. 2012;19;1:43—48. (in Russian).
17. Bogdanov D.M. Primenenie Preobrazovateley Chastoty dlya Upravleniya Elektroprivodami. Tomsk: Izd-vo Tomsk. Politekhn. Un-ta, 2008. (in Russian).
18. Kogel O. Unterstűtzung fűr lie Frmaturen-Auslegung bei Verwendung Drehzahlveränderlicher Stellantriebe. (SiPOS Aktorik GmBH). Industriearmaturen. 2007;15;4:368—372.
19. Avtomatizirovannyy Elektroprivod. Pod Obshch. Red. N.F. Il'inskogo, M.G. Yun'kova. M.: Energoatomizdat, 1990. (in Russian).
20. Spravochnik po Elektricheskim Mashinam. Pod Obshch. Red. I.P. Kopylova, B.K. Klokova. M.: Energoatomizdat, 1989. (in Russian).
21. Ruselprom-Mekhatronika [Ofits. Sayt] www.Mechatronics.ruselprom.ru (Data Obrashcheniya 12.12.2017). (in Russian).
22. Elektroprivod [Ofits. Sayt] www.Electroprivod.ru (Data Obrashcheniya 20.01.2018). (in Russian).
23. Gerashchenko A.N., Samsonovich S.L. Pnevmaticheskie, Gidravlicheskie i Elektricheskie Privody Letatel'nykh Apparatov na Osnove Volnovykh Ispolnitel'nykh Mekhanizmov. M.: Mashinostroenie, 2006. (in Russian).
24. Harmonic Drive AG [Ofits. Sayt] www.Harmonicdrive.de (Data Obrashcheniya 19.12.2017).
25. Notdics-Metrologiya [Ofits. Sayt] www. Nordix-metrologia.narod.ru (Data Obrashcheniya 09.12.2017). (in Russian).
---
For citation: Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu. Comparison of the Structures of the Energy Circuits of Hydraulic Drives with Frequency, Pump Control and Electromechanical Analogues. Bulletin of MPEI. 2019;5:150—160. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-5-150-160.
Опубликован
2018-11-09
Выпуск
Раздел
Машиноведение, системы приводов и детали машин (05.02.02)
