Introducción, Tendencias Tecnológicas y Operacionales.pdf

José Antonio de Toledo

Engenheiro Senior

Engenharia de Aplicações e Sistemas

Mobile Sales Division

[email protected]

0

mailto:[email protected]












Introducción

• Evoluciones

–

–

Tecnológica

Operacional

1

Introducción

1 - Evoluciones Tecnológica y Operacional

1.1 - Aspectos Generales

1.1.1 – El Mercado globalizado y concurrido: Empresas

más eficientes y competitivas, buscan minimizar los

costos operacionales:

• Commodities

• Todo “on-line”:

• Elevada velocidad de la información

2

Introducción

1 -

1.1

Evoluciones Tecnológica

- Aspectos Generales

y Operacional

1.1.2 - – Equipos que, operando en régimen severo,

presentan alta productividad, confiabilidad y bajos operacionales y de mantenimiento:

costos

• Bajos Costos:

•

•

•

Elevada eficiencia energética.

Bajo nível de problemas.

Fácil y rápida solución de los eventuales

problemas.

• Serviciabilidad.

3

Introducción

1.2 – Evolución de los Equipos y de sus necesidades operacionales:

Resumiendo, los equipos tienen que ser más:

•

•

•

•

productivos

eficientes

durables

confiables

4

Introducción

1.2 - Evolución de los Equipos necesidades operacionales

Aliando:

• mejor relación potencia / peso

y de sus

•

•

mejor

mejor

serviciabilidad

relación costo / beneficio

5

Introducción

1.3 – Evolución de los Sistemas Respectivos Componentes

Hidráulicos y

• Objetivando disminuir tamaño y hidráulico:

peso del sistema

• Necesario el uso de Presiones Operacionales más Elevadas:

• Nt = Nh = Depende del trabajo.

• Nh = p (presión) x Q (caudal)

6

Introducción

1.3 - Evolución de los Sistemas Hidráulicos y Respectivos Componentes

• Accionamiento Eléctrico, Electrónico y Electrónico

Computadorizado

Objetivo: Operaciones más Precisas y Eficientes

• Sistemas de Control de Carga, de Velocidad y de

Demanda de Potencia

Objetivo: Operaciones más Precisas con Menor Consumo de Potencia

7

Introducción

1.3 - Evolución de los Sistemas Respectivos Componentes

Recursos Utilizados:

Hidráulicos y

Materiales con Mayor Resistencia Mecánica •

• Tolerancias dimensionales, de forma y de precisión

• Mejor Acabamento Superficial

• Utilización de nuevos materiales y de nuevas tecnologías.

8

Introducción


Hidráulicos y

Resultados:

• Holguras menores

• Menor Fuga Interna

• Mayor Precisión y Mayor Velocidad de los Movimientos.

9

Introdução


Consecuencias:

Hidráulicos y

Se tornan más susceptibles a las fallas provenientes de:

• Mantenimiento Incorrecto

• Aplicación y Operación Inadecuadas

• Nível de contaminación arriba de los límites

permitidos.

10

Aceites-Hidráulicos

11 11

Sistemas

Sistemas Aceite-Hidráulicos

Rendimiento = Cómo maximizar?

Generación Control Aplicación

EM1 EH1 EH2 EH3 EH4 EM2

12

Conexión


Características del Trabajo a ser Efectuado

A – Requiere Movimiento Linear

Uso: Cilindro Hidráulico

13

“L”

Carga

Carga

Movimiento Linear,

Cilindro de Dupla Acción

Neutral (Hold)

14

Movimiento Linear,


Hi PSI Port A

15

Movimiento Linear,


Hi PSI Port B

16

Movimiento Linear,


Hi PSI Port B

17


[v]

18

Velocidad

Caudal

[Q]

Fuerza (Carga)

[F]

Presión

[p]

[Nm] = F . v

Nh = p . Q

Potencia Mecánica

[Nm]

Potencia Hidráulica

[Nh]

Transformación de Potencia


B – Requiere Movimiento Rotativo

19

Carga

Carga

Uso: Motor Hidráulico

Movimiento Rotativo,

Motor de Dupla Acción

Neutral (Float)

20



Hi-PSI Port A

21



Hi-PSI Port B

22


23

Rotación

[n]

Caudal

[Q]

Torque (Carga)

[T]

Presión

[p]

[Nm] = T . n

Nh = p . Q

Potencia Mecánica

[Nm]

Potencia Hidráulica

[Nh]

Transformación de Potencia


3 – Clasificación

3.1– Cuanto al tipo de bomba:

• Desplazamiento Fijo

•

•

•

Engranajes

Paletas

Pistones

• Desplazamiento

• Paletas

• Pistones

Variable

24


3 – Clasificación

3.2 – Cuanto al tipo de circuito:

• Centro Abierto:

• Bombas de Desplazamiento

Centro Cerrado:

• Bombas de Desplazamiento Compensador de Presión

Centro Cerrado:

• Bombas de Desplazamiento Sensing (Sensor de Carga)

Centro Cerrado:

• Bombas de Desplazamiento Control Electronico

Fijo

•

Variable, con

•

Variable, Load

•

Variable,

25

Tipos de circuitos

• Centro Abierto: Desplazamiento Fijo

100 bar

30 l/min 50

Caudal l/min

30

200 bar

0 100 200

Presión bar

50 l/min

26

ENERGÍA

REQUERIDA

PÉRDIDA DE ENERGÍA

Tipos de circuitos


100 bar Caudal lpm

30 l/min

40

30

PÉRDIDA DE

ENERGÍA

150 bar

10 l/min 40 l/min 0 100 150

Presión bar

27

E

ENERGÍA

REQUERIDA

Tipos de circuitos


100 bar Caudal lpm

30 l/min

PÉRDIDA DE ENERGÍA 5 l/min

35

30

110 bar

110 bar 35 l/min

0 100 110

Presión bar

28

ENERGÍA

REQUERIDA

Tipos de circuitos

• Centro Cerrado:

100 bar

30 l/min

50

Caudal l/min

30

0 100 200 30 l/min 200 bar

Presión bar

29

ENERGÍA

REQUERIDA

PÉRDIDA DE

ENERGÍA

Tipos de circuitos

• Centro Cerrado

100 bar

30 l/min

50

Caudal l/min

30

DE

0 100 140 30 l/min 140 bar

Presión bar

30

ENERGÍA

REQUERIDA

PÉRDIDA

ENERGÍA

Tipos de circuitos

• Centro Cerrado con “load sensing”:

100 bar

30 l/min 50

Caudal lpm

30

PÉRDIDA DE ENERGÍA

0 100 200

110 bar Presión bar 30 l/min

31

ENERGÍA

REQUERIDA

Tipos de circuitos

• Centro Cerrado con load sensing:

32

Tipos de circuitos


• Ideal

33

Tipos de circuitos


• Real

34

Tipos de circuitos


• Real

35

Tipos de circuitos

• Alternativa para load sensing:

36

Tipos de circuitos

• Alternativa para load sensing:

37

Tipos de circuitos

• Comparativo

38

Bombas Hidráulicas

de Engrenagens Externas

39

Bombas

Bombas de Engrenagens, Corpo de Aluminio

40

18,0% 24,9% -6,9% 11,5%

Bombas de Engrenagens, Corpo de Ferro

Fundido, Mancais de Buchas,Séries 300

23,3% 42,1%

41

Bombas de Engrenagens, Corpo de Ferro

Fundido, Mancais de Buchas,Séries 600

42

Bombas de Palhetas

de Palhetas

43 43

Bombas

Bombas de Palhetas

44 44

Evolução Bombas Palhetas

Aumento de pressão com baixo nivel de ruído e

elevada eficiência volumétrica

150

45 45

pre

ss

ure

in

ba

r

DENISON Hydraulics Vane Pump evolution

350

T7

300

T6

250

T5

200

T2 & T3

T1

100

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Vane pumps families

T6C

(T6CM) T7D /DS

(T6DM) T7E /ES

(T6EM) T7AS T7B /BS

From B02

6 cc/rev

From B03

10 cc/rev

From B14

47 cc/rev

From B06

6 cc/rev

From 042

132 cc/rev

to B15

50 cc/rev to B31

100 cc/rev

to B50

158 cc/rev

to B25

25 cc/rev

to 072

227 cc/rev

Up to 320 bar

Up to 275 bar

Up to 300 Up to 300 bar

46

Up to 240 bars bar

46

Bombas de Palhetas, Lábio Duplo

Resistência à Contaminação

Padrões de Desgaste Devido à Contaminação Abrasiva na Sucção

Palhetas de Lábio Duplo Palhetas de Lábio Simples

Lábio de Sucção e Pressão Óleo Pressurizado

No Leakage

Path Vazamento Lábio dePresssão

Labio Sucção

Direção de deslocamento Direção de deslocamento da Palheta da Palheta

47 47

48

Bombas de Palhetas,

Lábio Duplo vs Resistência à Contaminação

• A palheta da concorrência tem

um único lábio

• Denison: com dois

projeto lábios

48

Sucção

de Pistões

50 50

Bombas & Motores

Bombas & Motores de Pistões

Gold Cup (350 bar) - 100, 120, 180, 230, 400, 500

P2/P3 (320 bar) - 60, 75, 105, 145

P1/PD (280 bar) - 18, 28, 45, 60, 75, 100, 140,

450 10 150 300

Maximum Displacement (cc)

51

600

Bombas & Motores de Pistões

• P1 Mobile application and market

• PD Mobile application and market

52

•

•

•

Customer : Atlas Copco

Application : Underground – Face drill rig (Boomer)

Product used : P1100

•

•

•


Application : Surface Core drilling – Mustang 5 and 10

Product used : P1060+ P1060 + P1045

•

•

•


Application : Surface Core drilling – Christensen CS14

Product used : P1140-P1075-P1028 or P1100-P1060-P1028

53

Mining

•

•

•

Customer : Terex

Application : Hauling truck (Brake and steering)

Product used : P1075 & P1100

•

•

•


Application : Surface Core drilling – Mustang 5 and 10

Product used : P1060+ P1060 + P1045

•

•

•


Application : Surface Core drilling – Christensen CS14

Product used : P1140-P1075-P1028 or P1100-P1060-P1028

54

Mining

•

•

•

Customer : John Deere

Application : 524 Wheel Loader


•

•

•


Application : ADT 460E

Product used : P2145, P1028, M5

•

•

•


Application : 624 Wheel Loader


55

Construction

•

•

•


Application : Crawler Dozer 750 / 850 K


•

•

•


Application : Motor Grader 570

Product used : P1045, M5

•

•

•

Customer : Linklbelt

Application : Rough Terrain Crane S3

Product used : P1028 (Fan drive)

56

Construction

•

•

•

Customer : Multiquip

Application : Concrete pumper


•

•

•

Customer : Kormann Rockster

Application : Crusher R1100DE

Product used : P1045 (Electronic)

•

•

•

Customer : Amkodor

Application : Backhoe loader


57

Construction

•

•

•

Customer : Manitowoc

Application : All Terrain Crane

Product used : P1028 + P1028

•

•

•

Customer : Taylor Machine

Application : Reachstacker

Product used : P1075, P1100

•

•

•

Customer : Pettibone

Application : Extendo

Product used : P1060 (unloading comp)

58

Material handling

•

•

•


Application : Knuckle Boom loader

Product used: P1075

•

•

•


Application : Grapple Skidder 648H/L, 748H/L, 848H/L


•

•

•

Customer : Malwa

Application : Forwarder


59

Forestry

•

•

•

Customer: El Forest

Application : Forwarder

Product used: P1100 / P1140

•

•

•

Customer :

Application :

Product used :

•

•

•

Customer :

Application :

Product used :

60

Forestry

Fixed Bent-axis motor

F11 F12

61

Our Spherical Piston

Concept

Unique Features

High speed capability

High acceleration capability

Unbeatable efficiency

Insensitive to temperature

High power capability

shock

62 62

63

Parker Technology vs.

Competition

• There must be some differences!

63

Our Bent Axis Concept

Parker Bent Axis

•

•

•

Lower centrifugal forces

Lower sliding friction

Better mechanical

efficiency

• Less

• Less

Hp to drive motors

losses = Less heat

64 64

Our Bent Axis Concept

Parker Bent Axis

• No bending forces piston

• Lower rotating friction

• Better mechanical

efficiency

on

•

•

Less

Less

Hp to drive motors

losses = Less heat

65 65

Product Programme

Series F11/F12

Displacement: 5 cc – 250 cc

Max.Pressure: Up to 480 bar

Max.Speed: Up to 14 000 rpm Pressure (bar)

F11

F12

Displacements

(cc/ rev)

66 66

Competition

Leduc M series Rexroth A2FM Sunfab SCM

5 cc up to 1000

• Full range of

cc 12 cc up to 126 cc

• Limited range of

hydraulic components

• Cylindrical bearing

• Price aggressive

• Lower efficiency

12 cc up to 130 cc

• Limited range of


• Similar to F1 motor

concept

• Price aggressive

• Much lower

efficiency


• Very long lead times

• Drilled thru tapered

piston concept

• Lower efficiency

67 67

Unbeatable Efficiency

Efficiency @ 8000 rpm Efficiency @ 6000 rpm Efficiency @ 3000 rpm Parker: 90% Parker: 92% Parker: 94% Rexroth: 88%

Sunfab: 84% Rexroth: 90%

Sunfab: 87% Rexroth: 91%

Sunfab: 89%

68 68

Po

we

rlo

ss

es k

W

Powerlosses at 250 bar

10,00

9,00

8,00 Powerlosses Parker 14,3

7,00 Powerlosses Sunfab 17,3

6,00 Powerlosses Rexroth 16,4

5,00

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

Speed rpm

Speed sensor availability

• All F11 and F12 (except 5 cc and 150 cc)

69 69

y

Where and Why

Saw motors •

•

•

•

•


Temperature shock capabilit

Shaft load capability

Robust and reliable motor

Withstand high accelerations

Saw Drives

Movie

70 70

Where and Why

Fan drives •

•

•

•

•


Integrated functions

High efficiency

Reliability Military cooling fan

Insensitive to severe environment

Dust collector

71 71

Comandos Hidráulicos, Centro

Aberto

Produtos Projetados pela Divisão de Comandos, Hicksville, Ohio, USA.

72

Tipos de Circuitos, Centro

Abert

o

• Paralelo – Alimentação da linha de pressão (linha paralela)

– Descarga na linha de tanque.

– Permite atuação simultânea de várias funções.

– Vazões de acordo com as cargas

73

Circuito “Paralelo”

74

Tipos de Circuitos,

Centr

o

Abert

o

• Série – –

–

Alimentação da Linha “By-Pass”

Descarga na linha By Pass, da saída

Somatório de pressões

75

Circuito “Série”

76

Corpo Trabalho, DA, Circuito ‘Série’

A B Neutral (Hold)

77


Hi PSI Port A

A B

Spool out

Opposite

Spool Logic

vs Parallel, Tandem

78


A B Hi PSI Port B

Spool in

Opposite

Spool Logic

vs Parallel, Tandem

79

Tipos de Circuitos,

Centr

o

Abert

o

• Tandem ou Prioritário – Alimentação da linha “By-Pass”.

– Descarga na linha de tanque

– Prioriza alimentação à secção anterior.

80

Corpo Trabalho, DA,

Circuito “Prioritário”

81

Corpo Trabalho, DA,


B A B A B

Parallel 1 Tandem Parallel 2

82

A

Corpo Trabalho, DA,


B A B A B


83

A

Corpo Trabalho, DA,


B A B A B


84

A

Corpo Trabalho, DA,


A B

Neutral (Hold)

85

Corpo Trabalho, DA,


A B

Hi-PSI Port A

86

Corpo Trabalho, DA,


A B

Hi-PSI Port B

87

Comandos Hidráulicos,

Centro fechado

Válvulas de Controle Direcional

October 27, 2014 88


Centro fechado

Post Compensated

LS Mono-block

Pre Compensated

89 89

Post Compe

LS Mono-bl

Pre Compen

Flow l/min VA40 -60

100 200 300 400 500 600

VPL/L90 -110

VP120 -140

VP170 -180

K170/220 -200

PC55 -300

M250 -350

VP400 -500

M402 -500


Centro fechado, Pós Compensados

Válvulas

5000

Pressure Rating (PSI)

4000

10 20 30 40 50 60 70 80

Workport Flow (GPM)

90 90

VP170

VP120 PC55



4500

VP120 Series 4000

3500

Flow: 4-42 Gpm 3000


2500

Pressure: 4500 psi

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Applied Flow (GPM)

91 91

VP120



VP170 5000

VP170 Series 4000

Pressure Rating 3500

(PSI)

3000

Flow: 40-60 gpm

Pressure: 5000 psi 2500

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Applied Flow (GPM)

92 92


Centro fechado, Pós Compensados Pump 30 GPM

System Requires 30

GPM

Cylinder 20 GPM

2000 PSI Post Compensated Flow Sharing

Motor 10 GPM

1000 PSI

Result: Functions require

pump is capable of so no

interaction problems

flow the

93 93


Centro fechado,

Pós Compensados

Pump 30 GPM

System Requires 30

GPM

Cylinder 20 GPM

2000 PSI Pre Compensated Pressure Limiting

Motor 10 GPM

1000 PSI

Result: Functions require

pump is capable of so no

interaction problems

flow the

94 94


Centro fechado,

Pós Compensados

Pump 30 GPM

System Requires 35

GPM

Cylinder 20 GPM

2000 PSI Post Compensated Flow Sharing

Motor 15 GPM

1000 PSI

Result: Pump is over demanded

95 95

M


Centro fechado,

Pós Compensados Pump 30 GPM

Flow Available

30 GPM

Cylinder 17 GPM

2000 PSI

ath: 35 GPM/30

GPM then

multiplied by the

flow needed at

each function

Post Compensated Flow Sharing

Motor 13 GPM

1000 PSI

Result: Post Compensation causes

all the functions to

proportional to the

required

share flow section flow

96 96


Centro fechado

Pós Compensados

Pump 30 GPM

System Requires 35

GPM

Cylinder 20 GPM


Motor 15 GPM

1000 PSI

Result: Pump is over demanded

97 97


Centro fechado

Pós Compensados

Pump 30 GPM

Flow Available

30 GPM

Cylinder 15 GPM


Motor 15 GPM

1000 PSI

Result: Pre Compensated, LS, or

Open Center system’s lowest

pressure function will take over

98 98


Centro fechado,

Pós Compensados

Example #1

Pump Flow

Available

Worksection #1

Requirement

Worksection #2

Requirement

Total Flow

Requirement Result

(34 GPM x .87) (12 GPM x .87)

Math: 40 GPM available divided by 46 GPM requested = 40/46 = .87

Or, both requested flows reduced by 13%

99 99

Result 40 GPM 29.6 GPM 10.4 GPM Flow Sharing

Request 40 GPM 34 GPM 12 GPM 46 GPM Overdemand

Start 40 GPM 28 GPM 12 GPM 40 GPM System Satisified


Centro fechado,

Pós Compensados

5000


Parker VP120 (4650 PSI) 4500

PSI) SI)

Husco SCX120 (4060 PSI)

4000

10 20 30 40 50 60 70 80

Workport Flow (GPM)

100 100

Parker VP120 (4650 PSI

Rexroth SC12/14 (4350

Wavoil DPX100 (4350 P

Husco SCX120 (4060

VP120 Applications

Telehander

• Flow share – post compensation

• Margin control – Can be used for

power control and boost function

• Force feed back – dynamic

dampening

• Integrated steer priority and inlet -

by pass

• Emergency stop – inlet dump

101 101

•

VP120 Applications

Mini Excavator



power control and expert novice

Force feed back – Tactile force

control

• Sectional pressure limitation

• Electric proportional for aux

functions

• Straight Track Technology 102

102

VP120 Applications

Backhoe Loaders




• Force feed back – Tactile force

control

• Integrated steer priority and inlet

by pass

-


• Four position float 103

103

VP120 Applications

Compact Loaders




• Integrated steer priority

by pass

and inlet -

• Four position float

104 104

VP120 Applications

Refuse Truck

Flow Share – Post Compensation

– Multifunctioning ASL Arm

Margin Control

– Power on demand

Meter to Tank– Dynamic dampening

– Slow to stop to reduce wag

Bypass Inlet

– Fixed Displacement Pumps

PLQ

–

Sectional Pressure Limitation

Gripper auto stop

105 105

VP120 Applications

Hooklift




• Integrated inlet - by pass


• Electrical control – position feed

back

• High pressure capability

106 106

VP120 Applications

Truck Cranes



power control and boost

function

• Force feed back – Tactile force

control


• Emergency stop – inlet dump

107 107

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