Với nhiều đặc điểm như mật độ năng lượng, hệ thống thủy lực đã trở thành sự lựa chọn-lâu dài cho nhiều máy móc cơ động không-đường bộ. Trong những năm gần đây, do các quy định ngày càng nghiêm ngặt và tiến bộ công nghệ không ngừng, điện khí hóa dự kiến sẽ trở thành xu hướng chủ đạo trong tương lai.
Vậy khi công nghệ thủy lực truyền thống gặp công nghệ điện thì chúng sẽ va chạm với nhau bằng tia lửa điện nào?
Hôm nay, chúng ta thảo luận về cách tận dụng công nghệ thủy lực và điện để kết hợp các bộ phận thủy lực, động cơ và bộ điều khiển phương tiện nhằm tối ưu hóa hiệu suất máy và đáp ứng những thách thức trong tương lai.
01. Hệ thống thủy lực sẽ không biến mất
Thị trường đang đầu tư nhiều tiền hơn vào nghiên cứu công nghệ điện hơn bao giờ hết. Theo phân tích của Reuters, các nhà sản xuất ô tô toàn cầu có kế hoạch chi hơn 5 nghìn tỷ USD cho việc nghiên cứu và phát triển xe điện và pin vào năm 2030. Bằng cách tăng cường đầu tư, họ có kế hoạch loại bỏ dần các phương tiện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch và đáp ứng các mục tiêu khử cacbon ngày càng nghiêm ngặt. Tất cả các khoản đầu tư đều có một mục tiêu chung: sớm phổ biến hệ thống điện. Nhưng điều đó không có nghĩa là chúng sẽ có mặt ở khắp mọi nơi, đặc biệt là đối với các hệ thống thủy lực trong các tình huống làm việc cụ thể và chúng sẽ không sớm biến mất. Trong một số ứng dụng, hệ thống thủy lực là hệ thống phù hợp hơn.
Mật độ công suất của hệ thống thủy lực rất tốt và tầm quan trọng của nó trong lĩnh vực truyền tải điện là-rõ ràng.
Người ta nhận thấy rằng việc bổ sung hệ thống điện vào hệ thống thủy lực có thể cải thiện hiệu suất sản phẩm và giảm tiếng ồn. Trên thực tế, các công nghệ kết hợp ưu điểm của công nghệ thủy lực và điện có triển vọng hơn. Ngành này sử dụng nhiều cách khác nhau để kết hợp công nghệ điện với các nền tảng hiện có nhằm cải thiện mật độ và hiệu quả năng lượng.
02. Kết hợp thiết kế thủy lực và điện
Chúng ta cần sử dụng công nghệ truyền thống nhưng cải tiến nó, kết hợp ưu điểm của công nghệ thủy lực và truyền động điện để tối đa hóa lợi ích của điện khí hóa.
Tuy nhiên, việc tìm kiếm sự cân bằng phù hợp sẽ không dễ dàng. Các nhà sản xuất máy đi bộ đang hướng tới điện khí hóa hệ thống truyền động và vấn đề chính mà họ gặp phải là làm thế nào để cung cấp đủ mô-men xoắn cho thiết bị và cách sử dụng điện hiệu quả. Giống như các hệ thống truyền động, việc thiết kế các bộ phận truyền động dựa trên tải trọng tối đa cần thiết để nâng hoặc di chuyển thiết bị đòi hỏi phải tính toán chính xác. Đối với một chiếc máy xúc-kích thước đầy đủ, cần phải xem xét thời gian đào và khối lượng công việc trong ngày. Công cụ này thường được dẫn động bằng thủy lực và hút áp suất cũng như dòng chảy từ máy bơm chạy bằng động cơ diesel của máy đi bộ. Trong hệ thống-hoàn toàn bằng điện, công cụ này có thể được cấp nguồn bằng một-động cơ hạng nặng dẫn động vít bi hoặc các bộ phận tuyến tính khác. Tuy nhiên, ngay cả trên nền tảng hybrid, kích thước của bộ truyền động thực sự hoàn thành công việc và mức tiêu thụ điện năng của nó có thể lớn.
Kết hợp năng lượng điện và thủy lực là một giải pháp hiệu quả hơn. Để di chuyển tải có trọng lượng cụ thể, phải đạt được một công suất cụ thể, cho dù đó là điện áp và dòng điện của động cơ, hay lưu lượng và áp suất của xi lanh, và cuối cùng là mô-men xoắn cần thiết để tạo ra công. Động cơ sử dụng máy phát điện chứ không phải động cơ diesel để cung cấp năng lượng cho hệ thống thủy lực. Máy phát điện dẫn động một máy bơm thủy lực hở cung cấp năng lượng cho các xi lanh dẫn động các dụng cụ máy xúc. Điều này tận dụng các đặc tính mật độ công suất tuyệt vời của hệ thống thủy lực, đồng thời chuyển đổi từ hệ thống động cơ đốt trong sang truyền động điện về mặt công suất. Bằng cách tối ưu hóa hệ thống thủy lực và điện, chúng tôi đã đi đến kết luận quan trọng rằng chúng tôi nên sử dụng cả hai hệ thống cùng nhau, tập trung vào vai trò của các bộ phận riêng lẻ trong hệ thống tổng thể, thay vì chỉ tập trung vào các bộ phận riêng lẻ.
03. Điện hybrid đang là xu hướng chủ đạo hiện nay
Bất chấp những tiến bộ trong công nghệ pin và pin nhiên liệu, chúng vẫn không thể đáp ứng yêu cầu năng lượng cao của nhiều loại xe hạng nặng, đặc biệt là xe địa hình trong điều kiện khắc nghiệt. Khi pin tiếp tục phát triển và nỗ lực phá bỏ những xiềng xích hạn chế sự lan rộng của điện khí hóa, hệ truyền động hybrid là giải pháp tạm thời lý tưởng. Hệ thống hybrid đặc biệt phù hợp với các thiết bị lớn có chu kỳ hoạt động dài, không phù hợp với tất cả các hệ thống điện xét về tổng chi phí sở hữu.
Thiết bị lai kết hợp mật độ năng lượng của máy phát điện diesel với hiệu suất giảm phát thải của pin, bao gồm động cơ diesel nhỏ hơn, pin và động cơ có thể sạc lại, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về hoạt động cường độ cao và lượng khí thải thấp. Cho đến nay, hệ thống hybrid chủ yếu được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các chức năng làm việc nhưng cũng có thể cung cấp năng lượng cho các chức năng kéo của xe tải lớn và xe buýt.
04. Tương lai là một thế giới điện
Quá trình điện khí hóa phương tiện và thiết bị đã tăng dần trong vài năm qua, ngay cả trong các thiết bị hạng nặng (mặc dù với tốc độ tương đối chậm). Với tốc độ phát triển công nghệ hiện nay, nhiều người trong ngành kỳ vọng tiến trình điện khí hóa sẽ tăng tốc hơn nữa sau năm 2030.
