Анализ и методика расчета электрогидростатического привода наземных транспортно-технологических комплексов

Статья посвящена определению основных параметров (давления, мощности, крутящего момента, скорости с учетом температурного режима и при заданной нагрузке) электрогидростатического привода наземных транспортно-технологических комплексов, к которым относится дорожно-строительная техника.
На основе составленной методики расчета основных параметров гидравлических компонентов, входящих в состав электрогидростатического привода, разработан алгоритм проектирования и получены зависимости, характеризующие процесс работы указанного типа привода. Определены основные критерии его эффективной работы. К данным критериям относятся: способность привода точно отрабатывать входные сигналы; скорость перемещения штока при заданной нагрузке; общий коэффициент полезного действия; удельная мощность.
Целью создания методики расчета является разработка эффективного электрогидростатического привода дорожно-строительной машины, сочетающего преимущества гидравлики (высокая мощность, колоссальные усилия при малых габаритах, весе компонентов и простоте реверсирования) с гибкостью электроники, которая позволяет позиционировать рабочие органы данных машин (ковш, рукоять, стрела экскаватора, манипулятор, отвал автогрейдера или бульдозера, вращение вальцов дорожных катков) с точностью до миллиметра за доли секунды.
Сочетание аналитического и численного методов позволяет спроектировать сначала прототип (цифровую модель) данного привода с его основными характеристиками, а затем моделировать всю систему целиком с исследованием потоков внутри насоса и каналов, а также проводить тепловой анализ с оценкой нагрева жидкости и двигателя. Электрогидростатический привод — это сложная система, где необходимо учитывать множество факторов. В статье рассматривается оптимальный выбор гидравлических компонентов (насоса, гидродвигателя), которые выбираются в зависимости от параметров электродвигателя привода.
Основным результатом работы является создание основ для дальнейших экспериментальных методов исследования, которые проводятся для подтверждения теоретических (аналитических) данных и для разработки методов диагностики и мониторинга электрогидростатического привода. Экспериментальные методы проводятся с целью определения жесткости привода, снятия амплитудно-частотных характеристик, замера токов и давлений в различных режимах работы.

1. Копачев П. Ю., Кузьменков С. М., Алексеев И. С. Автономные электрогидростатические приводы // Тезисы докладов 55-й Международной научно-технической конференции преподавателей и студентов. Витебск: Витебский государственный технологический университет, 2022. С. 237–238. EDN: KDRWQP.

2. Дони В. Автономные моноблочные электрогидростатические приводы как исполнительные модули полностью электрифицированных робототехнических комплексов // Новые научные исследования: сборник статей VII Международной научно-практической конференции. Пенза: Наука и Просвещение, 2022. С. 44–47. EDN: CMFYNX.

3. Полковников В. А., Селиванов А. М. Определение энергетических характеристик исполнительных механизмов электрогидростатических следящих приводов // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2003. № 6. С. 161–167. EDN: ONOAFN.

4. Селиванов А. М., Алексеенков А. С., Найденов А. В. Перспективы развития автономных электрогидравлических приводов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2011. № 5-1. С. 359–364. EDN: PWNZWR.

5. Desta A. B., Kovalev M. A. Development of a model of descriptive languages for recognizing the state of the working fluid of aircraft hydraulic systems. Components of Scientific and Technological Progress. 2022;7(73):11–16. EDN: HFFBLH.

6. Смирнов С. А., Горшкова Н. А. Методика проектирования гидроприводов на примере гидропривода подъёмно-мачтового устройства // Системный анализ и прикладная информатика. 2017. № 4. С. 21–26. EDN: YUZQYJ.

7. Тихонов Н. Ф., Надеждина О. А. Применение электрогидростатического привода в мехатронных системах сельскохозяйственной техники // Высокие технологии и инновации в науке: сборник избранных статей международной научной конференции. Санкт-Петербург: ГНИИ «Нацразвитие», 2020. С. 90–93. EDN: IDXUBJ.

8. Маслов Н. А. Имитационное моделирование следящих систем управления гидроприводами путевых, горных, строительных и дорожных машин // Фундаментальные и прикладные вопросы транспорта. 2021. № 2 (3). С. 38–43. https://doi.org/10.52170/2712-9195/2021_3_38. EDN: EBXCSQ.

9. Gusentsova Ya. A., Vysotskaya N. D. The method of characteristics for investigation of dynamics of hydraulic drive. Vestnik Lugansk Vladimir Dahl State University. 2022; 5(59):66–68. EDN: ILXAWQ.

10. Чистоклетов А. А., Пугин К. Г. Оценка технического состояния элементов гидропривода дорожно-строительных машин с использованием современных подходов // Химия. Экология. Урбанистика. 2023. Т. 2. С. 336–340. EDN: FVIXGX.

11. Бурлаченко О. В., Алексиков С. В., Фоменко Н. А. Повышение эффективности защиты гидропривода строительно-дорожных машин // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2016. № 45(64). С. 76–85. EDN: WWBOXR.

12. Гринчар Н. Г., Шиляев Н. А. Влияние низких температур на эксплуатационные характеристики гидропривода // Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование в дорожной и строительной отраслях: материалы международной научно-практической конференции. Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, 2021. С. 50–55. EDN: FPZFAH.

13. Галдин Н. С., Семенова И. А., Галдин В. Н. Разработка и исследование математических моделей гидравлических рабочих органов экскаваторов: монография. Омск: СибАДИ, 2025. 170 с. ISBN 978-5-00113-261-5. EDN: IQYEZL.

14. Галдин Н. С., Семенова И. А. Специальное навесное гидравлическое оборудование экскаваторов // Образование. Транспорт. Инновации. Строительство: сборник материалов V Национальной научно-практической конференции. Омск: СибАДИ, 2022. С. 49–53. EDN: CXLBIZ.

15. Машрапова М. Ә., Тілеуберді Н., Абделі Д. Ж. [және басқалар]. Мұнайдың қайнау температурасы жоғары фракциясын жару сұйықтығы ретінде қолданып қабатты гидравликалық жару // Қазақстанның мұнай-газ саласының хабаршысы. 2023. T. 5, № 2. Б. 69–80. https://doi.org/10.54859/kjogi108652. EDN: VRYTBE.