Аксиально-поршневые насосы с пропорциональным электроуправлением мод. PVPC-PERS фирмы Atos (рис. 1) предназначены для пластиковых инжекционных машин и других областей промышленного применения, где требуются низкий шум и динамичное регулирование высокого давления (номинальное 28, максимальное 35 МПа). Электронное ограничение мощности для комбинированного регулирования подачи и давления в замкнутом контуре управления обеспечивает значительную экономию энергии. Доступны исполнения насосов с рабочими объемами 29, 46, 73 и 88 см³. В течение рабочего цикла могут быть реализованы четыре конфигурации ПИД-регулирования в режиме реального времени для оптимальной адаптации к изменяющимся условиям эксплуатации. Насосы могут встраиваться в сети Fieldbus через различные полевые шины (CANopen, PROFIBUS DP, EtherCAT, POWERLINK и EtherNet/IP).

Рис. 1.
В декабре 2017 г. была представлена программа фильтрации Bosch Rexroth (рис. 2), охватывающая практические результаты обширных наработок фирмы в этой области. Поскольку основой фильтров являются сменные фильтроэлементы, разработчики уделили им особое внимание, создав широкую линейку типоразмеров с уникальной трехслойной фильтрацией в диапазоне от 1 до 800 мкм, увеличенной грязеемкостью, низким номинальным перепадом давлений и повышенным ресурсом эксплуатации. Новые фильтрующие элементы пятого поколения надежно защищают гидросистемы от загрязнений. Идеально сбалансированные между собой 6 слоев фильтровального материала из стекловолокна и защитных сеток позволяют достичь более высокой степени очистки (β-фактор > 200). Вновь разработанные фильтрующие элементы впервые в мировой практике оснащены дополнительной электропроводящей микроволоконной фильтрующей средой, обеспечивающей обмен заряда между рабочей жидкостью и фильтром и тем самым снижающей риск повреждения из-за электростатического разряда. Дополнительным преимуществом нового фильтровального материала является повышенная грязеемкость, позволяющая сократить расходы на замену фильтроэлементов и их утилизацию.

Рис. 2.
Обширная номенклатура поставок содержит напорные, сливные, всасывающие и вентиляционные фильтры (сапуны), единичные и сдвоенные исполнения, фильтры модульного монтажа, системы циркуляционной фильтрации и специализированные фильтры. В стандартную комплектацию входят оптические датчики загрязненности, электрические датчики одно- или двухступенчатой индикации поставляются опционально и совместимы с любым номинальным давлением. Мобильные фильтровально-заправочные станции производительностью от 10 до 80 л/мин позволяют обеспечить требуемый класс чистоты рабочей жидкости в гидросистеме, продлить ресурс ее фильтроэлементов и повысить надежность прецизионного гидрофицированного оборудования. Фирма поставляет компактные встраиваемые в гидросистему приборы для экспресс-анализа чистоты гидравлической жидкости и мониторинга уровня растворенной воды в масле.
Система очистки масла Vacu-Clean (рис. 3) удаляет загрязнения, продукты старения масла и газы, а также свободную и растворенную воду. Эффективность системы гарантируется многоступенчатой фильтрацией и глубоким вакуумом, поэтому вода испаряется из масла даже при низких температурах. Программное управление с самоконтролем обеспечивает автоматическое выключение в случае неисправности, а также настройку для различных сценариев применения. Поток масла может регулироваться в диапазоне 10…50 л/мин. К основным достоинствам установки относятся также широкий диапазон вязкостей очищаемой жидкости, быстрая очистка и очень низкая остаточная влажность, а также простота эксплуатации и отсутствие необходимости подвода охлаждающей воды.

Рис. 3. 
В рамках программы подбора фильтрующих элементов предлагается программное обеспечение для подбора аналогов по основным производителям (Hydac, Pall, Eaton, Parker, Mahle и др.), а также конфигуратор фильтра в сборе. Предоставляются услуги по проектированию гидросистем и технической поддержке, пополняемый склад фильтров позволяет сократить сроки поставки.
Крупнейший в мире гусеничный трактор 70‑тонной категории PR 776 фирмы Liebherr (рис. 4) предназначен для тяжелых горных работ, каменоломен и строительных работ, причем, как и другое оборудование на этих объектах, машины совершенствуются, поскольку производители требуют все более высокой производительности при меньших затратах. В то время как конкурентные машины такого размера обычно комплектуются механическими приводами, например, трехступенчатыми передачами с гидротрансформатором и дифференциалом, новый PR 776 оснащен 12‑цилиндровым дизельным двигателем мощностью 768 л. с. (565 кВт), гидростатической трансмиссией с насосом и гидродвигателем колесного или гусеничного хода, имеет максимальную рабочую массу 74 тонны и объем захватов до 22 м³. Обычно считают, что механические передачи более эффективны, чем гидростатические трансмиссии, однако это справедливо только для весьма узкого диапазона крутящего момента и скорости. После изменения передаточного отношения в механической коробке передач регулирование скорости возможно только путем изменения частоты вращения двигателя, причем при достижении максимальных оборотов трансмиссия должна переключиться на передачу с более низким отношением. Необходимость переключения передач в механических конструкциях прерывает поток мощности и тягу, что сопровождается большими колебаниями частоты вращения двигателя и соответствующими потерями топлива. Конечно, гидротрансформатор способен частично погасить эти колебания, но собственные потери в нем также могут быть значительными, поэтому PR 776 с гидростатическим приводом обеспечивает экономию топлива до 20% по сравнению с механическими аналогами. Гидростатический привод позволяет оператору непрерывно изменять скорость движения от ползучей до максимальной при непрерывной передаче мощности на обе гусеницы, что особенно выгодно, когда вы нажимаете нагрузку под полную мощность или поднимаетесь по холмам. Поскольку давление и подача гидравлического сервопривода устанавливаются по запросу, электронное управление системой регулирует скорость движения и тяговое усилие в соответствии с условиями действующей нагрузки. Если полный поток и давление не требуются, система сохраняет энергию. Аналогично в ситуациях с низким потреблением энергии насос может увеличить подачу и позволить трактору двигаться с высокой скоростью без увеличения частоты вращения двигателя. Возможность работы двигателя на оптимальной частоте вращения (~1600 об/мин) еще больше повышает топливную эффективность.

Рис. 4.
Простое управление в кабине позволяет оператору регулировать производительность и эффективность работы машины, а эргономичные джойстики — управлять скоростью, рулевым управлением и функциями ножа. Существенно упрощается реверс движения (за счет изменения направления подачи жидкости насосом), а также маневренность машины (путем изменения направления вращения одной из гусениц при заторможенной другой). В процессе динамического торможения насос устанавливается в нейтральную позицию и запирает соответствующие гидролинии; на склонах надежно исключается опасность отката машины назад, причем активированный стояночный тормоз дополнительно повышает безопасность. Запатентованная электроника и программное обеспечение объединяются в модульную платформу, которая масштабируется как для небольших, так и для больших машин и используется в другом оборудовании, таком как колесные погрузчики и экскаваторы.
Аксиально-поршневые гидромашины собственного производства Liebherr обеспечивают отличную тягу и быстрый отклик, в то время как «интеллектуальная» система управления двигателем поддерживает постоянную частоту вращения, повышая общую эффективность и производительность. Каждая из гусениц приводится от аксиально-поршневого регулируемого насоса с наклонным диском DPVG (рабочий объем 280 см³), питающего аксиально-поршневой регулируемый гидромотор DMVA (370 см³), причем в замкнутом контуре циркуляции предусмотрены управляющие и предохранительные клапаны. Основные параметры насосов: частота вращения n = 2500 об/мин; подача Q = 709 л/мин; давление номинальное p_ном = 450 бар (максимальное р_макс = 500 бар); гидромоторов: p_ном = 400 бар (р_макс = 450 бар), n_макс = 2400 об/мин, Q_макс = 888 л/мин. Наклонные диски насоса и мотора могут поворачиваться в обе стороны на угол 22°, что позволяет получить высокую плотность мощности. В гидросистеме предусмотрена возможность контроля температуры; гидравлические жидкости Liebherr позволяют увеличить интервалы обслуживания до 8000 часов работы. Гидростатические вентиляторы с электронным управлением регулируют температуру рабочей жидкости и двигателя. Частота вращения вентилятора зависит от рабочих требований, что помогает экономить топливо и минимизировать шум. Опциональный реверсивный вентилятор автоматически очищает радиатор и охладители в пыльных рабочих условиях. В отличие от механических трансмиссий, проверенный привод не требует проблемных компонентов, таких как гидротрансформатор, трансмиссия с несколькими передачами, рабочие тормоза или муфты рулевого управления; гидростатическая система может быть остановлена без повреждений. Все это позволяет существенно повысить надежность.
Гидравлическая система пуска-останова Clean-Start™ фирмы Poclain Hydraulics (рис. 5) для двигателей внутреннего сгорания большой мощности позволяет существенно снизить расход топлива и сократить вредные выбросы в атмосферу. Основой системы является пусковой гидромотор 1 с высокой реактивностью перезапуска, подключенный непосредственно к коленвалу двигателя. В процессе движения транспортного средства (например, автобуса) вспомогательный насос 2 всасывает рабочую жидкость из бака 5 и через блок управления 3 подзаряжает пневмогидравлический аккумулятор 4. Во время посадки или высадки пассажиров на остановке, а также в процессе стояния в пробках двигатель внутреннего сгорания может быть выключен. При этом автобус потребляет меньше топлива и снижается уровень шума и вибрации. В процессе последующего запуска двигателя гидромотор, получая энергию от аккумулятора, выполняет функцию стартера, причем намного эффективнее, чем его электрический аналог.

Рис. 5.
Электрогидростатический привод (ЭГСП), или автономная сервогидравлическая ось фирмы Bucher Hydraulics (рис. 6) состоит из следующих компонентов собственного производства: шестеренного насос-мотора с внутренним зацеплением серии QXEH Bucher Hydraulics, способного работать в 4‑квадрантном режиме; управляющего блока с гидроаппаратурой, в котором применяются тормозные клапаны опускания CINDY; гидроцилиндра; а также покупных изделий: электропривода, программного обеспечения и гидроаккумулятора.
ЭГСП объединяет преимущества электрического сервопривода с преимуществами мощных и эффективных гидроприводов и образует полностью автономный узел, связанный с системами питания и управления только электрическими проводами. Здесь система управления машиной клиента соединяется через полевую шину Fieldbus с контроллером подсистемы, содержащим требуемый алгоритм управления (прошивку) и гарантирующим точное выполнение целевых значений для цилиндра (положение, скорость, сила), управляемого сервонасосом, причем гидравлические характеристики уже запрограммированы в прошивке. Контроллер подсистемы в режиме онлайн получает информацию от датчиков давления, перемещения, силы и при необходимости температуры. Основная идеология и преимущества ЭГСП подробно описаны в работе [1]. Эта новая техника интенсивно развивается и уже находит практическое применение в формовочных, упаковочных и испытательных машинах, имитаторах, осциллирующих осях, конвейерных системах, подъемных устройствах, транспортном оборудовании и др. областях. На рис. 6 показан фрагмент экспозиции фирмы на Hannover Messe 2017 г. с ЭГСП, имеющим более совершенный дизайн.

Рис. 6.
Уже более 30‑ти лет конструкторы авиационной техники мечтают о «сухом» (полностью без гидравлики) самолете, теперь речь идет о «более электрическом» самолете, а Ben Hargreaves — автор аналитического обзора от 12 мая 2017 г. — считает, что авиационные гидравлические системы продолжают развиваться и «в будущем электрические двигатели и электроприводы могут быть встроены в гидравлические системы». Это утверждение основано на новом опыте авиационного проектирования. В Китае состоялся первый полет крупнейшего коммерческого авиалайнера С919, способного конкурировать с признанными мировыми лидерами Boeing, Airbus и Bombardier.
Компания Parker Aerospace Hydraulic Systems поставила полную гидросистему (рис. 7), включая гидравлические насосы с двигателем, частотно-регулируемые насосы, силовые передатчики, резервуары, фильтрующие модули, аккумуляторы и наземные сервисные панели. Эти компоненты обеспечивают флюидную мощность для управления полетом, редукцию и удлинение шасси, рулевое управление носовым колесом и развертывание реверса тяги. «Сегодня линейные гидравлические приводы играют незаменимую роль в авиационных системах благодаря высокой плотности мощности и надежности» — считают специалисты фирмы Eaton, занимающейся производством гидравлических компонентов с момента выхода первых образцов Boeing и Airbus. Зональный силовой пакет Eaton предлагает локализованную полностью автономную гидравлическую систему для питания третьего канала критических исполнительных механизмов управления полетом. Фирма разработала первый в отрасли насос с гидравлическим двигателем на давление 35 МПа для коммерческих самолетов, что способствовало повышению эффективности гидравлической системы. В ближайшие 20 лет самым крупным рынком для роста в авиации является Индия, и для этого парка производители разрабатывают более сложную и мощную гидравлику. Поскольку отрасль движется к расширению использования частотного регулирования, Eaton предлагает стратегии для интеграции электрических двигателей и связанных с ними электрических/электронных компонентов в гидросистемы. Ожидается также, что следующее поколение самолетов будет содержать больше датчиков для прогнозирования действий по техническому обслуживанию с целью повышения эксплуатационной надежности самолета.

Рис. 7.
Приведенные примеры демонстрируют тенденции развития гидравлики, направленные на получение в конечных изделиях таких технических параметров, как производительность, эффективность, энергоемкость, повышенный ресурс эксплуатации, надежность, низкий шум, цифровое управление.

Литература
1. Свешников В. К. , Сонных М. В. Автономные электрогидростатические приводы // Конструктор. Машиностроитель. 2016. № 4. С. 34–41.