通過傳感器技術優(yōu)化移動機械液壓系統(tǒng),重型建筑機械制造商和他們的供應商可以更有效地解決建筑現(xiàn)場的一些關鍵問題,如操作人員的疲勞和技能、工作的安全性和準確性、對設備的磨損、停機時間、減少排放和更高燃料效率的要求。
關鍵字傳感技術液壓傳感技術在過去的幾年里,建筑、農(nóng)業(yè)等移動機械在產(chǎn)能、效率、可靠性和安全性方面的要求日益增長。這些機械中大部分采用液壓實現(xiàn)推進、轉向、升降等操作功能,對功率、效率和可操控性方面的要求直接體現(xiàn)在液壓元件和系統(tǒng)上。
作為液壓系統(tǒng)的一部分,了解液壓部件如泵、馬達、氣缸、閥的狀態(tài)和位置以及油箱中油液的溫度和壓力,成為移動機械控制的重要環(huán)節(jié)。應用于移動機械的新一代傳感技術應運而生,為控制系統(tǒng)提供液壓部件的各種信息。
霍尼韋爾是傳感器及相關組件的全球供應商,公司瞄準移動機械市場開發(fā)了一個標準的平臺,可以定制各種液壓方面的傳感器。
輪式裝載機是一個很好的例證。為了使機器更加穩(wěn)定、高效地工作,輪式裝載機上采用了越來越多的各類傳感器,包括溫度、速度、角度、位置和壓力傳感器。
溫度傳感器用來監(jiān)測液壓系統(tǒng)中液壓油的溫度。在運轉過程中,液壓油泵將油從油箱中泵出,以一定壓力泵入液壓缸,而液壓缸直接與負載相連。在工作循環(huán)中,由于油缸的往復運動會在液壓油中產(chǎn)生熱量,這可能會使溫度超出系統(tǒng)的最大工作范圍。當液壓油達到預定溫度時,溫度傳感器發(fā)出控制信號打開液壓油冷卻器的冷卻風扇,以保持溫度低于設定的范圍,從而防止過熱或系統(tǒng)故障。
對于多種應用場合,霍尼韋爾提供可定制的傳感器平臺,旨在為建筑機械制造商以及相應的馬達、泵、液壓缸供應商們提供改裝溫度傳感器的能力。傳感器平臺的模塊化設計可以提供不同的探針長度、螺紋規(guī)格、材料、連接器、外殼和輸出類型。霍尼韋爾公司表示,這種設計可以采用組件方式,保證了傳感器可以商業(yè)化批量生產(chǎn)。
霍尼韋爾公司說,該傳感器平臺還可以應用在空間有限、尺寸和重量苛刻的場合,保證所開發(fā)的設備結構緊湊、堅固耐用,并可以在不犧牲性能的情況下降低整個系統(tǒng)的尺寸。此外,傳感器可以指定采用多種外殼材料,以確保對各種類型液壓油的相容性。
霍尼韋爾RTY旋轉位置傳感器采用霍爾效應(Hall-effect),安裝在IP67密封的殼體中,可在惡劣的運輸環(huán)境中來測量液壓馬達中斜盤的角度。
除了溫度傳感器外,傳感器還被用來測量液壓油箱中的液面位置。液位監(jiān)測以前通常是采用機械浮球式開關?;裟犴f爾表示,目前非接觸式紅外(IR)傳感器在液位監(jiān)測中應用越來越廣泛。紅外傳感器有更多的優(yōu)點,主要是具有較高的精度和更長的使用壽命。
速度傳感器是移動機械中使用范圍最廣的傳感元件。經(jīng)常采用速度傳感器監(jiān)測液壓泵的工作速度。在機械中采用液壓輪轂馬達驅動時,轉速傳感器通常用于檢測車輪轉速和車輪的方向。
在液壓泵上安裝傳感器的空間有限,霍尼韋爾可以提供定制的集成式速度溫度傳感器,用于監(jiān)測泵的速度和液壓油的溫度。該器件還可以提供如短路等接線方面的故障診斷信息,提高了設備的安全性和工作效率。
在液壓輪轂馬達應用中,傳感器用來監(jiān)測車輪速度和方向?;裟犴f爾公司提出的解決方案是采用一個霍爾效應磁感應傳感器集成實現(xiàn)檢測速度和方向兩個功能,以防止輪轂電機空轉時可能產(chǎn)生的假信號或假脈沖造成的“抖動”。
例如,如果輪式裝載機定位在某個角度,然后開始向前或向后移動,電子控制系統(tǒng)必須能夠檢測機器的角度并保持其穩(wěn)定。在這種情況下,傳感器必須能夠確定車輪是否移動以及移動的方向,然后將數(shù)據(jù)傳送給電子控制模塊,為液壓系統(tǒng)提供反饋以補償抖動。
在各種類型的移動機械中,角度傳感器用來監(jiān)視液壓馬達中斜盤位置。而旋轉斜盤能夠控制馬達的液壓油流量,從而控制輪轂馬達的速度。根據(jù)不同的應用場合,設計師可以選擇非接觸式磁性傳感器(MR)或霍爾效應傳感器。
輪式裝載機上采用了不同種類的液壓系統(tǒng),為了使車輛更安全和高效,需要幾種類型的傳感器,包括溫度、速度、角度、位置和壓力。
通常情況下,霍爾效應傳感器成本較低并能夠提供良好的性能,而非接觸式的MR傳感器壽命更長、精度更高,并能承受較高的溫度、振動和惡劣的環(huán)境條件,但價格都比霍爾效應傳感器昂貴。傳感器類型的選擇要考慮車輛的技術和成本要求。
位置傳感器在某些建筑機械上極為重要,如挖掘裝載機、輪式挖掘機和移動式卡車起重機,這些機械采用液壓操縱支腿保持機器的穩(wěn)定并防止它傾斜或翻倒。測量支腿氣缸的角度對保證安全運行是非常關鍵的。
霍尼韋爾的智能位置傳感器采用非接觸式磁阻式技術,能夠在油污、惡劣的運輸場所使用,可以用于挖掘裝載機等機械上,保持車輛的穩(wěn)定并確保操作人員的安全。
對于這些場合的應用,霍尼韋爾將MR技術與特制集成線路
結合開發(fā)出智能傳感器,可以提供全范圍0~360°的位置測量。
霍尼韋爾表示,智能傳感器不但可以保證支腿的安全,還可以提高挖掘精度。例如,精確測量裝載機或反鏟鏟斗的位置可以幫助操作者更精確地挖掘,除去多次檢查和重復挖掘工作。這可以幫助那些不太熟練的操作者提高效率,減少機器的磨損,從而更快地完成工作,降低發(fā)動機排放。
此外,智能傳感器可以用于自動挖掘系統(tǒng),從而提高生產(chǎn)率,使機器操作更容易。
霍尼韋爾表示,在氣缸控制方面應用位置傳感器時應該關注幾個關鍵的技術參數(shù),包括傳感器的精度、密封性能、輸出類型。另外也應考慮需要測量的角度范圍。例如,如果起重臂轉動角度范圍是90°,那么就不需要采用180°的測量傳感器。傳感器的輸出范圍是靜態(tài)的,測量角度范圍的增大會導致測量分辨率、精度降低。
制造商也可以考慮采用非接觸式傳感器以消除機械連接帶來的故障,減少現(xiàn)場更換部件的停機時間。雖然非接觸式傳感器價格都比較高,但它們可以減少整體的安裝成本,還縮短了裝配時間。
移動機械中使用的另一種類型傳感器是壓力傳感器。壓力傳感器可以用來間接測量油箱中油液的位置,以確保有足夠的潤滑油、燃料和液壓油保證安全運轉。例如,在液壓蓄能器中使用時,通過壓力傳感器或壓力開關檢測管路中的壓力可以確定是否存在泄漏。在氣缸控制中壓力傳感器通過測量氣缸中的壓力與智能位置傳感器結合使用,可以確保車輛更加穩(wěn)定和高效。
霍尼韋爾表示,通過傳感器技術優(yōu)化移動機械液壓系統(tǒng),重型建筑機械制造商和他們的供應商可以更有效地解決建筑現(xiàn)場的一些關鍵問題,如操作人員的疲勞和技能、工作的安全性和準確性、對設備的磨損、停機時間、減少排放和更高燃料效率的要求。