普渡大学的研究人员展示了如何在提高重型建筑设备液压转向系统效率的同时降低燃料消耗。
新方法采用了多种创新：它消除了现在所需的阀门，以指导转向系统中的液压流体流，并使用先进的算法和模型来精确控制液压泵。新设计也可能在泵内并入纹理的“微结构化”表面以提高性能。
“重型越野设备的燃料消耗占全球全球燃料总量的重要部分，因此提高效率非常重要，”Monika Ivantysynova他是普渡大学机械工程学院马哈流体动力系统教授。“从商业的角度来看，这也很重要，因为节省的燃料成本提高了公司的底线。”
重型设备中的典型液压系统使用一个中央“变量泵”来输送流体，以及将流体节流到线性或旋转“执行器”的阀门，这些“执行器”可以移动铲、铲斗和转向机构等工具。这种节流导致能量以热量的形式散失和浪费。
在新的无阀设计中，每个执行机构都有自己的泵，消除了对阀门的需要。执行机构的运动可以通过调整泵排量来精确控制，从而改变输送到执行机构的流体量。通过调整泵排量，可以使机器的柴油发动机以最佳速度运行，从而节省额外的燃料。
调查结果详述于10月1日至3日在罗斯蒙特，生病的SAE 2013商业车辆工程大会上进行了研究论文。本文由博士学生Naseem Daher和Ivantysynova博士学位撰写撰写的Purdue的撰写玛哈流体动力研究中心．
目前，液压转向系统能源效率低下，工业界正在开发新的“线控转向技术”，以降低油耗，提高性能。然而，正在开发的线控转向系统仍然需要消耗能量的阀门。
在一台前装载机上测试这种新型的“电液动力转向系统”，结果显示节省了15%的燃油，提高了23%的机器生产率，在转向机动过程中总燃油效率提高了43%。
“世界上第一个泵控制的逐线式原型机器现在随时可用于进一步研发，”伊凡蒂佐维亚表示，在农业和生物工程系中进行了双重任命。
在之前的项目中，Maha的研究人员已经证明，无阀系统可以使配备该技术的挖掘机减少40%的燃料消耗。对同一台挖掘机原型的测量也显示，以每公斤燃料消耗的土壤吨数计算，生产率提高了70%。
新的转向系统也可以帮助减少操作员疲劳，同时通过控制“方向盘扭矩反馈”的水平来提高安全性。逐线技术去除所有扭矩 - 转动方向盘所需的扭转力。然而，移除扭矩可能是危险的，因为驾驶员缺乏正确控制车辆所需的触觉反馈。
在新的系统中，扭矩反馈是根据方向盘角度和转弯速度、车辆速度和连接车辆两个副车架的旋转接头的角度等参数进行调节的。
本集团的新热力学建模还发现，泵中的钢部件在操作期间从高热中经历显着变形。
“由于热引起的变形可以与润滑膜的厚度一样大，这非常重要，”她说。“我们开发了唯一的代码，可以在极端热和高压下造型这些润滑界面。”
研究论文包括系统布局的详细信息，通过使用建模开发的硬件和电子控制器。研究人员开发并使用了模拟来模拟系统的性能。
Maha Lab的经理Anthony Franklin表示，Purdue实验室正在与应用研究项目的行业合作伙伴合作。
“我们的原型非常接近商业原型，所以它们很容易适应目前使用的机器，并可以很容易地工业化决定使过渡到Valveless系统，“他说。
大约25名学生参与了该中心的研究。
马哈流体电力研究中心是由国家科学基金会，参与公司和大学资助的紧凑型流体电力工程研究中心的一部分。
有关更多信息访问www.purdue.edu．
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