Сенсорная технология Timken обеспечивает непревзойденную производительность Bobcat®. Способные передвигать тонны земли при ландшафтных работах, подготовке производственных площадках и строительстве, погрузчики Bobcat® служат «рабочими лошадками» вот уже более 40 лет. Все эти годы компания Bobcat вводила новые модели и модификации, отличающиеся повышенной мощностью и улучшенными техническими характеристиками. Одним из таких продуктов является погрузчик с боковым разворотом, известный своей способностью остановиться и развернуться на 360 градусов на месте, что крайне удобно в работе в условиях ограниченного пространства. Чтобы развить эту характеристику, Bobcat работал над совершенно новой концепцией, которая должна была улучшить маневренность и эффективность управления ее погрузчиков.
Чтобы воплотить эту идею в жизнь, Bobcat требовались датчики скорости и положения колес. Чтобы разрешить эту задачу, Bobcat обратилась к Timken и ее опыту в технологиях датчиков. Решения в области датчиков Timken и Bobcat дало жизнь одному из самых крупных прорывов в области погрузчиков со времени изобретения бокового поворота – управление всеми колесами.
«Мы хорошо знали об успехах Timken в работе с датчиками в автомобильной и других отраслях», – сказал Джейсон Озборн, инженер-конструктор Bobcat. «Мы просто позвонили им и спросили, не могут ли они спроектировать магнитный датчик, который будет экономичным и сможет работать в тесном внутреннем пространстве узла рулевого управления Bobcat. Все остальное – это уже легенда».
Перчатка вызова от Bobcat
Идея Bobcat о новом рулевом управлении в теории казалась достаточно простой: установка четырех независимо управляемых колес. Конструкторская команда Bobcat хотела использовать бесконтактный датчик, имеющий длительный ресурс и высокую надежность, который смог бы замерять углы разворота колес с очень высокой точностью в системе с изменяющимися допусками.
Работая вместе, инженерам Bobcat и Timken удалось создать принципиально инновационную конструкцию с бесконтактными датчиками, установленными на шкворень каждой из сборок колеса Bobcat. Результатом этого стала система датчиков, комбинированная со шкворнем.
Успех технологии работы с датчиками Timken был обеспечен использованием магнитов и эффекта Холла, что позволило получать информацию от каждого колеса и определять его углы. Эффект Холла основан на принципе, согласно которому магнитное поле влияет на уровень напряжения в металлическом проводнике. После внедрения датчика и магнита непосредственно в систему колес, для точного измерения положения каждого из колес замеряется направление и сила магнитного поля. Зная эту информацию, рулевая система может обеспечить надежную обратную связь по углу колес.
Также Timken разработал датчики скорости для другой трудной заявки от Bobcat, универсальной машины Toolcat™ 5600. Датчики скорости отслеживают скорость движения многополюсного кольцевого магнита, который вращается вокруг передней и задней осей, с помощью специализированного кодового датчика с сенсорным чипом ASIC. Когда колеса поворачиваются, датчик определяет северные и южные полюса этого кольцевого магнита, считывает и передает данные о скорости в систему рулевого управления. Система рулевого управления использует ту информацию для управления скоростями поворота колес.
Бесконтактные магнитные датчики и датчики положения с микросхемой ASIC способны производить сигналы высокого разрешения, сравнимые с теми, которые производятся более крупными и менее надежными контактными датчиками и оптическими датчиками положения. Вдобавок, благодаря компактным размерам и прочности эти датчики способны функционировать там, где ранее из-за ограничений пространства установка датчиков была невозможна, и там, где сложные условия работы, например, высокие температуры, масло, грязь, смазка и вода могли повредить оптические датчики, привести к фальшивым показаниям оптических и контактных датчиков и угрожать эффективности датчиков углового положения. Наряду с увеличением долговечности и точности новые датчики не требуют для своей работы никаких электронных компонентов. Эта инновационная система существенно улучшила характеристики рулевого управления и обоих транспортных средств Bobcat в целом, целая их более производительным и даже упрощая эксплуатацию.
«Инженеры Bobcat бросили нам эту перчатку вызова, и мы на него ответили», – говорит Джон Сантос, руководитель команды по проектированию интеллектуальных продуктов и систем. «Потребности наших клиентов в электронных датчиках всегда растут, и у нас есть заслуженная репутация команды, которая предоставляет клиентам те решения, которые им нужны. В свою очередь, их успех – это наш успех».
Запуск проекта в работу
Датчики углового положения и скорости Timken используются как в Toolcat 5600, так и в минипогрузчике с комбинированной системой поворота (AWS) Bobcat A300. Этот погрузчик серии А булл первым из своего типа, в котором было предусмотрено два режима поворота и возможность переключения между ними. Датчики необходимы для того, чтобы по щелчку переключателя система выполнила маневр бокового разворота или разворот всеми колесами.
В режиме бокового разворота каждая сторона работает независимо от другой, позволяя погрузчику вращаться против часовой стрелки с максимальной маневренностью. В режиме AWS каждое колесо работает независимо, поэтому тут требуется точная координация рулевого управления всеми четырьмя колесами. Это позволяет внутренним шинам повернуться на более острый угол и замедлить скорость внешних шин. Если при этом подобным способом работают и правая, и левая стороны, срок службы шин увеличивается, поскольку для торможения не приходится скользить шинами по асфальту и другим твердым поверхностям. Это же сохраняющее шины движение позволяет погрузчику безвредно работать на траве и других поверхностях, требующих бережного отношения. Переключение в режим AWS обеспечивает более плавную работу, увеличивая комфорт оператора и минимизируя риск просыпания сыпучих материалов.
«С 1958 г. наши погрузчики с боковым разворотом меняют способ работы мира", - говорит Озборн. «Мы горды тем, что оказались способны продолжить усовершенствование нашей продукции. Сейчас, внедряя технологию датчиков Timken, мы подняли производительность работы на новый уровень».
В каждом из погрузчиков с AWS используется шесть датчиков: два для скорости и четыре для измерения углов разворота колес. В то время, как датчики углового разворота колес обеспечивают систему рулевого управлении точной информацией для координации всех четырех колес, датчики скорости используются для оптимизации надлежащего соотношения скоростей колес, потребных для разворота погрузчика. Датчики скорости AWS отслеживают скорости колес с левой и с правой стороны, в то время как датчики скорости на Toolcat 5600 используются для измерения скоростей на передних и на задних колесах.
Компания имеет возможность поставлять Bobcat рулевые колонки, конические роликовые подшипники, шариковые подшипники, ролики толкателей, игольчатые подшипники, прецизионные узлы и втулки.
«Опыт, который мы принесли в этот проект, продолжает расти укреплять наши отношения с Bobcat», – сказал Брэд Болдуин, региональный инженер по продажам Timken. «Успех наших датчиков открыл нам новые двери, сделав нас не просто поставщиком продукции, но, скорее, поставщиком решений в Bobcat».
(Все фотографии представлены с любезного разрешения Bobcat)