液壓傳感技術讓非公路用機動設備更高效、安全
發布時間：2021-09-01
在移動液壓系統上使用傳感技術對其成本和安全性有著很大的影響，傳感技術能夠使移動液壓系統的操作更簡單、更安全以及更高效。前置輪式裝載機、挖掘機以及推土機等重型工程設備通過使用傳感裝置來監測和控制油液溫度和壓力、液位、輪速以及其它關鍵參數，增加了操控人員的安全性，減少了設備損壞和故障停機時間。
液壓系統通過液體壓力來驅動機械負載。液壓系統包括液壓馬達、液壓泵、油箱、液壓閥、汽缸等。前置式裝載機(如下圖所示)在液壓系統中應用了大量的傳感器，包括溫度、速度、角度、位置及壓力傳感器等，使車輛更加穩定、多產和高效。
例如，使用溫度傳感器測量液壓系統內的油溫。液壓泵負責將液壓油從油箱中抽出，并在壓力作用下將其輸送到液壓缸。當操作員在駕駛室內推拉控制桿時，系統將驅動油缸伸展或收縮。隨著時間的推移，機械收縮和伸展的重復性動作會使得液壓油產生熱量，并有可能使油溫超過系統允許的最大工作溫度范圍。當液壓油的溫度升至預定溫度時，傳感器會發出一個信號來打開油液冷卻器的冷卻風扇，從而使油溫降低。這樣就能夠有效地防止系統過熱或失效。
前置式輪式裝載機
前置式輪式裝載機通過應用各種液壓系統使得車輛更安全、更高效，而這些液壓系統也需要用到各種傳感器，包括溫度、速度、角度、位置以及壓力傳感器等。
對于許多應用來說，溫度傳感器平臺也許是保持液壓系統規模經濟的一個很好的解決方案。這些傳感器平臺，能夠讓設備制造商或其馬達、泵、汽缸等零部件供應商根據其需要定制合適的溫度傳感器。產品平臺的模塊化設計為客戶提供了多種選則，如探針長度、螺紋類型、材料、接頭、外殼以及輸出類型等。
對于空間受限型應用，尺寸和重量都是用戶需要考慮的重要因素。傳感器平臺提供的產品外形緊湊、堅固，在不降低性能的情況下有效減小了尺寸。此外，這些傳感器還有多種外殼材料可選，可確保與各種液壓油相兼容。
液壓系統中的油箱也可使用紅外傳感器來檢測油液的高低液位。盡管這項功能可通過一個機械浮子式開關來實現，但非接觸式紅外傳感器的精度更高，壽命更長。
對于重型工程車輛而言，速度傳感器在移動液壓系統中具有多重作用。它既可以用來控制液壓系統中液壓泵的轉速，也可以用來感測輪子的轉速和方向。在許多情況下，大型非公路用機動設備的輪子可通過液壓馬達來驅動，而液壓泵則由柴油機驅動，并將液壓油輸送至馬達。
在空間受限的液壓泵應用中，傳感器制造商能夠設計出一款集成了速度和溫度傳感器的定制產品，從而使用一個產品就能夠同時監測液壓泵的速度和液壓油液的溫度。此外，該裝置還能夠提供線路故障的診斷信息，如短路等。這使得設備更加安全、高效。
在液壓馬達應用中，傳感器需要感測輪子的速度和方向。在某些情況下，傳感器制造商提供了一種綜合感測速度和方向的傳感解決方案。抖動保護是霍爾效應磁傳感器在此類應用中的一個關鍵特性，可用于消除錯誤的信號或脈沖，這對于馬達怠速的移動液壓系統尤為重要。
例如，當一輛位于某一斜坡上的車開始前后緩慢移動時，電子控制系統需要知道車輛的角度以便進行補償和保持車輛的穩定。此時，傳感器會首先確定輪子是否移動以及移動方向，然后將數據送至電子控制模塊，再由電子控制模塊為液壓系統提供反饋來補償車輛的抖動。
霍尼韋爾RTY型霍爾效應位置傳感器
霍尼韋爾RTY型霍爾效應旋轉位置傳感器采用IP67級密封外殼，耐受惡劣的交通運輸環境，可用于測量液壓馬達旋轉斜盤的定位角度。
角度傳感器可用于監測液壓馬達旋轉斜盤的定位角度。旋轉斜盤控制著流經液壓馬達的液壓油量以控制輪速。設備制造商可根據實際應用選擇非接觸式磁阻傳感器或霍爾效應傳感器。
相比于霍爾效應傳感器，非接觸式磁傳感器的壽命更長，精度更高，能夠承受更高的溫度、振動以及更惡劣的環境條件，但也更昂貴;而霍爾效應傳感器可以較低的成本獲得較好的性能。您可以根據車輛的技術指標以及成本要求來選擇傳感器類型。
許多工程設備都使用了SMART位置傳感器，尤其是挖掘機(如圖2所示)，它具有多個支腿，可保持車輛穩定，防止傾翻。有些工程設備可能會在每臺機器上使用多達5個SMART位置傳感器，每側的支腿上各使用一個，反向鏟、前置裝載機以及鏟斗的伸縮臂架上使用一個。
挖掘機
霍尼韋爾SMART位置傳感器采用非接觸磁阻技術，能夠在骯臟惡劣的交通運輸應用中精確感測位置，可用于挖掘機以保持車輛的穩定性，以及確保操作人員的安全。
這些傳感器可用于控制支腿汽缸的伸出角度，確保挖掘機不會傾翻或損壞。它同時還能夠保證操作精度，這在當操作員在非常接近輸電線的地方進行挖掘時是非常關鍵的。操作員需要非常精確地知道溝渠的位置及深度。
通過精確地測量鏟斗的位置，操作員可精確地進行挖掘而無需檢查挖掘深度，也無需重挖。這意味著操作人員不需要很高的技能就能更快的完成任務，提高了操作人員的工作效率。通過讓車輛工作更加智能，位置傳感器還能夠減少車輛磨損(以及與此相關的故障停機時間和成本)，減少勞動力及排放量。此外，它還能夠增加自動挖掘功能，以提高生產率，減少操作人員的疲勞度。
在汽缸控制應用中，選擇位置傳感器需要注意一些關鍵性技術參數，包括傳感器精度、密封、輸出類型以及需要測量的角度。例如，如果臂架的運動角度只有90°，您就沒有必要選擇一個可以測量180°角的傳感器。這是因為傳感器的輸出范圍是固定的，較大的行程會導致分辨率、精度及重復精度的下降。
制造商可能也會考慮使用非接觸式傳感器來消除機械聯動裝置，因為機械聯動裝置更易損壞，而且經常需要在現場更換零件，造成故障停機。盡管非接觸式傳感器更貴一些，但通過消除機械聯動裝置及相關裝配成本，它還是能夠減少車輛的總安裝成本的。
壓力傳感器可間接測量油箱中的液體量，確保有足夠量的油、燃料以及液壓油來進行安全操作。例如，液壓油箱中的壓力傳感器或開關能夠通過壓力值變化來檢測是否有泄漏。通過測量汽缸壓力，壓力傳感器可與SMART位置傳感器一起對汽缸進行控制，使車輛更加穩定、高效。
通過使用傳感技術來優化移動液壓系統，重型工程設備制造商及其分包商能夠有效應對多個施工現場問題，如操作人員疲勞及其技能、安全、工作精度、設備磨損、故障停機、減排以及高燃油效率要求等。
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