Ինժեներական հիդրավլիկայի ոլորտում ինչու՞ է բեռնվածության զգայունությունը ոչ թե պոմպի տեսակ, այլ «մտածելակերպ»:

Եթե հիդրավլիկ ինժեներին հարցնեք՝ «Ինչ է բեռնվածության զգայունությունը», նա, ամենայն հավանականությամբ, կնշանակի փոփոխական պոմպը և LS շղթան գծագրի վրա և կասի, որ դա ճնշում-հոսքի փակ օղակի կառավարման համակարգ է: Այս պատասխանը տեխնիկապես ճիշտ է, սակայն այն պարզապես նշում է «ինչն» է, առանց մտնելու «ինչու»-ի մեջ:

Բեռնվածության զգայունության ամենացայտելի առանձնահատկությունը նրա հիմնարար փոխակերպումն է՝ խնդիրների մասին մտածելու մեթոդում: Բեռնվածության զգայունության տեխնոլոգիայի առկայության դեպքում հիդրավլիկ համակարգերի նախագծման տրամաբանությունը «տալ այնքան, որքան կարող եմ» էր. շատրվանը առավելագույն հոսքի արագությունն է արտադրում, իսկ ավելցուկային յուղը ճնշման կարգավորիչ արտանետիչով սեղմվում է վերադարձնվելու համար տանկ: Սա տիպիկ մատակարարության վրա հիմնված մտածելակերպ է. ինձ հետաքրքրում է միայն այն, թե կարող եմ արդյոք տրամադրել, բայց ոչ այն, թե դուք այն անհրաժեշտ ունեք: Բեռնվածության զգայունությունը, սակայն, գործում է հակառակ տրամաբանությամբ. ես տրամադրում եմ այնքան, որքան ձեզ անհրաժեշտ է, որը պահանջի վրա հիմնված մտածելակերպ է: Շատրվանը այլևս չի արտադրում անտեսանելիորեն, այլ նախ «հարցնում է» բեռնվածությանը. Որքան ուժ եք անհրաժեշտացնում: Որքան արագ եք անհրաժեշտացնում: Այնուհետև այն ճշգրիտ համապատասխանեցնում է բեռնվածությանը: Բեռնվածության զգայունությունը համարվում է «մտածելակերպ», քանի որ այն ամբողջովին շրջում է հիդրավլիկ համակարգերի բեռնվածության վերաբերյալ տեսակետը՝ բեռնվածության դեմ պայքարից դեպի բեռնվածության լսելը:

I. Դիմադրությունից լսելուն. Մտածելակերպի հիմնարար փոխակերպում

Ավանդական հիդրավլիկ համակարգերի հիմնական ենթադրությունն այն է, որ բեռը թշնամի է, խոչընդոտ, որը պետք է преодолել: Պոմպի խնդիրն է պարզապես ապահովել բեռը վերահաղթելու համար բավարար ճնշում՝ այն բանը, թե որքան էներգիա է կորցվում այդ գործընթացում, պոմպի համար չի նշանակում: Այս մտածելակերպի տակ հիդրավլիկ համակարգի նախագծումը կենտրոնանում է մեկ հիմնարար հարցի շուրջ. ինչպես կարող է այն դիմանալ ամենածանր բեռնավորման պայմաններին: Սա հանգեցնում է մեծ տարողությամբ պոմպերի, բարձր ճնշման անվտանգության արտանետման կափարիչների և ամուր, ծանր մալուխների օգտագործման՝ բոլորը նախատեսված են «բեռը դիմանալու» համար: Քիչ մարդ է մտածում թեթև բեռնավորման ժամանակ կորցվող էներգիայի մասին:

Բեռնվածության կախվածությամբ աշխատող համակարգը լուծում է այլ հարց՝ ինչ է իրականում անհրաժեշտ բեռնվածությանը այս պահին: Այլևս չի դիտարկում բեռնվածությունը որպես հաղթահարման ենթակա թշնամի, այլ՝ որպես լսելիս պետք է լինել հաղորդակցող: Բեռնվածությունը LS շղթայի միջոցով հայտնում է պոմպին. «Ինձ այս պահին անհրաժեշտ է 150 բար ճնշում»: Պոմպը ստանալով այս տեղեկատվությունը՝ արտադրում է ճիշտ ճնշումը՝ ո՛չ ավելի, ո՛չ պակաս: Սա ոչ միայն պարզ տեխնիկական բարելավում է, այլ՝ մտածելակերպի հեղափոխություն: Բեռնվածության կախվածությամբ աշխատող համակարգը սկզբունքում ծառայությունների վրա հիմնված հիդրավլիկական համակարգ է. պոմպը ծառայությունների մատակարարն է, բեռնվածությունը՝ ծառայությունների ստացողը, իսկ LS ազդանշանը՝ «ծառայության պահանջը» փոխանցող հաղորդակցման միջոցը:

Օրինակ՝ AOLITE լոդերը հիդրավլիկ համակարգում սկզբից էլ իրականացնում է այս «լսելու» մոտեցումը: Երբ կատարվում է փորում, բակետի մեջ նյութերի կույտի մեջ մտնելու դիմադրությունը կտրուկ փոխվում է. մտնելու պահին բեռը սուր աճում է, իսկ բարձրացման ժամանակ՝ նյութի քաշի պատճառով կրկին փոխվում է: Ավանդական ֆիքսված տեղաշարժի պոմպերի համակարգերը այս դեպքում անարդյունավետ են. շարժիչը պոմպին ստիպում է անընդհատ արտադրել լիարժեք տեղաշարժ, իսկ ավելցուկային հոսքը անցնում է բազմաուղի վալվի միջով՝ վառելիքի վատնում և համակարգի տաքացում առաջացնելով: Սակայն AOLITE լոդերում օգտագործվող բեռնվածության զգայուն հիդրավլիկ համակարգը իրական ժամանակում զգում է ճնշման փոփոխությունները բակետի և բարձրացնող ձողի ցիլինդրներում՝ LS յուղի շղթայի միջոցով. երբ բակետին անհրաժեշտ է բարձր մխոցային ուժ, համակարգը ինքնաբերաբար մեծացնում է ճնշումը և համապատասխան հոսքը մատակարարում է, իսկ երբ բակետը բարձրացվում կամ իջեցվում է, համակարգը դինամիկ կերպով հարմարեցնում է պոմպի տեղաշարժը բեռնվածությանը: Այս համակարգը այլևս չի աշխատում կույր կերպով, այլ՝ ինչպես փորձառու օպերատոր մեկ այլ կերպ «լսում» է բակետի նյութի մեջ մտնելու պահին դիմադրության սուր աճը և ճշգրիտ մատակարարում է անհրաժեշտ ուժը:

II. Փակ ընդդեմ բաց. Երկու համակարգային փիլիսոփայությունների բախում

Ավանդական հիդրավլիկ համակարգը փակ համակարգ է, որի որոշումները կայացվում են ամբողջությամբ ներքին կերպով՝ պոմպի ելքը որոշվում է նրա սեփական պարամետրերով, անկախ արտաքին բեռից: Այս փակ բնույթի ուղղակի հետևանքն այն է, որ համակարգը չափազանց անզգայուն է արտաքին փոփոխությունների նկատմամբ: Ինչպես մեկը, ով չի պատասխանում հեռախոսին, նա համառորեն շարունակում է իր սեփական տեմպով՝ անկախ արտաքին իրադարձություններից: Կայուն շահագործման պայմաններում այս փակ բնույթը կարող է չլինել մեծ խնդիր, սակայն բեռի հաճախակի փոփոխության դեպքում փակ համակարգը դառնում է անհարմար, դանդաղ և անարդյունավետ:

Մյուս կողմից, բեռնվածության կախվածությամբ աշխատող համակարգը բաց համակարգ է, որը ԼՍ յուղի շրջանառության միջոցով իրականացնում է անընդհատ կապ արտաքին բեռնվածության հետ, ինչը թույլ է տալիս բեռնվածության ճնշման սիգնալին անարգել մտնել պոմպի որոշումների կենտրոն և մասնակցել տեղաշարժի ճշգրտմանը: Այժմ պոմպը այլևս մենակ չի որոշում, այլ «բանակցում» է բեռնվածության հետ: Այս բացությունն է բեռնվածության կախվածության մտածելակերպի հիմնարար հատկանիշը: Այն ընդունում է մեկ հիմնարար փաստ՝ պոմպը չի գիտի, թե ինչ է անհրաժեշտ բեռնվածությանը, և միայն ինքը՝ բեռնվածությունը, է լավագույնս իմանում դա: Հետևաբար, ամենալավ կառավարման մեթոդը պոմպին չթույլատրել ենթադրություններ անելն է, այլ թույլատրել, որ բեռնվածությունը ակտիվորեն «խոսի» իր մասին:

Սա նման է կառավարման մեջ ընդհանուր իմաստի սկզբունքին. փակ մտածելակերպ ունեցող կառավարիչը, ով որոշումներ ընդունելիս երբեք չի խորհրդատվություն ստանում ենթականերից, հաճախ արդյունքներ է տալիս, որոնք անկապ են իրականության հետ. իսկ բաց մտածելակերպ ունեցող կառավարիչը, ով նախ լսում է, այնուհետև ընդունում որոշում, ավելի ճշգրիտ և արդյունավետ արդյունքներ է տալիս: Բեռնվածության զգայունությունը հիդրավլիկ համակարգում նման է «բաց մտածելակերպ կառավարիչի»:

ԱՈԼԱՅԹ հետընթաց լուսավորված լուսավորված լորձային մեքենայի աշխատանքային սցենարները հատկապես տիպիկ են: Այն պետք է շատ կարճ ժամանակում անցնի առջևի վերբարձման ռեժիմից հետին մասի փորման ռեժիմին: Վերբարձումը պահանջում է բարձր հոսքի արագություն և միջին-ցածր ճնշում՝ արագ բարձրացնելու բազուկը և թեքելու դույլը, իսկ փորումը պահանջում է բարձր ճնշում և միջին-ցածր հոսքի արագություն՝ կոպիտ հողը կոտրելու համար: Բեռնվածության զգայուն համակարգի կիրառումից հետո ԱՈԼԱՅԹ հետընթաց լուսավորված լուսավորված լորձային մեքենան հասել է «երկխոսության» առջևի և հետին մասի աշխատանքային սարքավորումների ճնշման պահանջների միջև՝ LS հիդրավլիկական շղթայի միջոցով. երբ օպերատորը անցնում է վերբարձումից փորման, պոմպը արագ զգում է հետին մասի փորման շղթայի բարձր ճնշման պահանջը, ինքնաբերաբար նվազեցնում է տեղաշարժը և մեծացնում ելքային ճնշումը. երբ վերադառնում է վերբարձման, պոմպը արագ արձագանքում է բարձր հոսքի արագության պահանջին: Այս բաց «երկխոսության» կառավարումը հնարավորություն է տալիս մեկ մեքենայի ազատ անցնել երկու ամբողջովին տարբեր շահագործման ռեժիմների միջև:

III. Փաստարկները՝ համակարգի ինքնագիտակցության հնարավորության ապահովում

Ավանդական հիդրավլիկ համակարգը չունի իսկական հետադարձ կապի շղթա. շարժիչը արտադրում է այնքան, որքան հնարավոր է, անկախ իրական ազդեցությունից: Սա բաց շղթայի մոտեցում է. «Ես պարզապես կատարում եմ դա, անկախ նրանից՝ ճիշտ է թե սխալ»: Բեռնվածության կախված համակարգերը, սակայն, ներմուծում են կարևոր հետադարձ կապի մեխանիզմ. LS սիգնալը բեռնվածության կողմից իրական ճնշումը վերադարձնում է շարժիչին, որը համապատասխանաբար ճշգրտում է իր ելքը այս իրական ժամանակի հետադարձ կապի հիման վրա: Սա փակ շղթայի մոտեցում է. «Ես նախ ելք եմ տալիս, ապա դիտում եմ արդյունքը և հետո ճշգրտում եմ շեղման հիման վրա»: Այս «արդյունքը դիտել և ճշգրտել» գործընթացը հիդրավլիկ համակարգին առաջին անգամ տալիս է «ինքնագիտակցություն»՝ այն կարողանում է զգալ իր ելքի իրական ազդեցությունը և համապատասխանաբար ճշգրտումներ կատարել:

Փոխադարձ կապի էությունը համակարգի մեկուսացված ելքից անցումն է երկու ուղղությամբ շարժվող երկխոսության։ Բեռնվածության զգայուն համակարգում LS յուղի շրջանառությունը հենց այդ երկխոսության արանքն է։ Պոմպը ասում է. «Ես ձեզ տալիս եմ այսքան», իսկ բեռնվածությունը պատասխանում է. «Չի բավարարում, ավելի շատ» կամ «Շատ է, պակաս»։ Պոմպը անընդհատ ճշգրտում է իր աշխատանքը՝ հիմնվելով այդ պատասխանի վրա, մինչև երկու կողմերն էլ համաձայնության են գալիս։

Շարունակական բեռնաթափման և բեռնման գործողությունների ժամանակ AOLITE լոդերի բեռնատարողական համակարգի հետադարձ կապի առավելությունը հատկապես նկատելի է: Երբ բակը մտնում է նյութերի կույտի մեջ և բարձրացվում է, շարժիչի ճնշումը դինամիկորեն փոխվում է՝ կախված նյութի բարձրացման բարձրությունից և արագացումից: LS հիդրավլիկ շղթան այս փոփոխությունները միլիվայրկյանների ընթացքում վերադարձնում է պոմպի կարգավորիչին, իսկ պոմպը հետո հարմարեցնում է շարժիչի թեքվածության անկյունը՝ ապահովելու համար, որ ելքային ճնշումը միշտ լինի առավելագույն բեռնատարողական ճնշումից մի ֆիքսված ճնշման տարբերությամբ բարձր: Անկախ նրանից, թե բակը գտնվում է ցածր բարձրացման դիրքում թե բարձր բեռնաթափման դիրքում, համակարգը պահպանում է ճիշտ ճնշումն ու հոսքը: Օպերատորները հստակ զգալու են ավելի հարթ շարժիչի ձայն, ավելի ճկուն կառավարում և նույն աշխատանքային ծավալի համար վառելիքի սպառման նկատելի նվազում:

IV. Ուժից դեպի ինտելեկտ՝ Բեռնատարողական էվոլյուցիոն տրամաբանություն

Հիդրավլիկական համակարգերի զարգացման պատմությունը ցույց է տալիս հստակ ուղղություն՝ ուժի վրա հիմնվածից մինչև ինտելեկտուալ հիմք ունեցող համակարգեր։ Ամենավաղ ֆիքսված տեղափոխման պոմպերի համակարգերը հիմնված էին մեծ չափսի վրա՝ մեծ տեղափոխում, բարձր ճնշում և մեծ յուղի տարողություն։ Ի՞նչ էր տեղի ունենում, երբ առաջանում էին խնդիրներ։ Մեծացվում էին անվտանգության կափակները, հաստացվում էին խողովակները և մեծացվում էին ռադիատորները։ Շատ մեծ էներգիա կորչում էր, իսկ յուղը տաքանում էր և տաքությունը ազատվում էր օդում։ Երկար ժամանակ որևէ մեկը չէր համարում սա խնդիր, քանի որ «հիդրավլիկական համակարգերը բնականաբար տաքանում են» գաղափարը գրեթե արդյունաբերության մեջ ընդհանուր համաձայնություն էր համարվում։ Սակայն բեռնվածության վրա հիմնված համակարգերը տալիս են այլ պատասխան՝ այն, ինչը ձեզ չի պետք, չպետք է առաջացվի։

Բեռնվածության կախված համակարգերը ընտրում են այլ մոտեցում՝ դրանք չեն հիմնվում «մեծ»-ի վրա, այլ «խելացի»-ի վրա: Դրանք ստանում են էներգիայի խնայողություն և բարձր արդյունավետություն՝ զգալով բեռնվածությունը, ներմուծելով հակադարձ կապ և ճշգրիտ համապատասխանեցում, ինչը արտացոլում է պարզ փիլիսոփայությունը. «Այնքանը, որքան անհրաժեշտ է, բավարար է»: Դա չի ձգտում ավելի շատի, այլ միայն այնքանի, որքան անհրաժեշտ է: Այս մտածելակերպը հազվադեպ է հանդիպում ինժեներական ոլորտում, որտեղ հիմնական մոտեցումը «անվտանգության համար ավելցուկային ռեսուրսների օգտագործումն» է: Սակայն բեռնվածության կախված մտածելակերպը մեզ հիշեցնում է, որ չափից շատ ավելցուկային ռեսուրսների օգտագործումը վատնում է ռեսուրսները. իսկ իսկական իմաստությունը կայանում է ավելցուկային ռեսուրսների օգտագործման սահմանափակման մեջ՝ ապահովելով ֆունկցիոնալ պահանջների կատարումը:

Ավտոմայրուղիների շինարարական վայրերում AOLITE-ի հետընթաց լուծարիչ-բեռնավորիչները հաճախ պահանջում են փոխադարձաբար կատարել «փորում» և «բեռնավորում» գործողություններ, որոնց ցիկլերը կարող են հասնել ժամը տասնյակի: Եթե օգտագործվեր սովորական ֆիքսված տեղափոխման պոմպի համակարգ, ապա յուրաքանչյուր անգամ այդ գործողությունների փոխարկման ժամանակ հիմնական կառավարման կլապանից մեծ ծավալով հոսք կարտահոսեր, ինչը կվատներ վառելիքը և արագացներ յուղի ավարտաժը: AOLITE-ի մշակած բեռնային զգայուն փոփոխական տեղափոխման պոմպը ապահովում է, որ պոմպի տեղափոխումը միշտ համապատասխանի վերևում և ներքևում գտնվող աշխատանքային սարքավորումների իրական պահանջներին. փորման ժամանակ այն զգում է ճեղքման դիմադրությունը և ինքնաբերաբար համապատասխանեցնում բարձր ճնշում և ցածր հոսք, բեռնավորման ժամանակ անցնում է բարձր հոսքի և միջին-ցածր ճնշման, իսկ սպասման ժամանակ պոմպը գրեթե վերադառնում է իր նվազագույն տեղափոխման: Այս «պահանջի համաձայն արտադրության» ռեժիմը հնարավորություն է տալիս հետընթաց լուծարիչ-բեռնավորիչին միշտ աշխատել իր ամենաարդյունավետ շրջանում: Իրական փորձարկման տվյալները ցույց են տալիս վառելիքի խնայողություն 18–22 %, համակարգի յուղի ջերմաստիճանի 8–10 °C-ով իջեցում և հիդրավլիկ բաղադրիչների աշխատանքային ժամանակի կտրուկ երկարացում:

Բեռնվածության վրա հիմնված մտածելակերպի էությունը էներգիայի հանդեպ հարգանքն է: Այն գիտի, որ էներգիայի յուրաքանչյուր մասնիկ ստանալը հեշտ չէ՝ դիզելը հանվում է գետնից, իսկ էլեկտրականությունը վերափոխվում է ածուխից, ջրից կամ քամուց: Էներգիայի վատնումը ռեսուրսների ամենամեծ ձախողումն է: Սա է «ինտելեկտի» արժեքը՝ ոչ թե ռեսուրսների ներդրումն ավելացնելով, այլ ավելցուկային էներգիայի անհրաժեշտ չլինող վատնումը խուսափելով հասնել համակարգի օպտիմալացման:

Վ. Եզրակացություն՝ Մտածելակերպի երկարատև ուժը

Բեռնվածության վրա հիմնված տեխնոլոգիան գոյություն ունի ավելի քան կես դար: Նրա սարքային մասը շարունակաբար զարգացել է՝ մեխանիկականից մինչև էլեկտրոհիդրավլիկ համեմատական կառավարում, ապա թվային կառավարում և էլեկտրական համակարգավորում: Սակայն դրա մտածելակերպը մնացել է անփոփոխ՝ զգալ պահանջը, համապատասխանեցնել ելքը և չվատնել էներգիայի մեկ կաթիլ ավելցուկային:

Այս մտածելակերպի հաստատուն ուժը բխում է նրանից, որ այն լուծում է հիմնարար հարց՝ ցանկացած համակարգ, որը չի ճանաչում իր օգտագործողների իրական պահանջները, չի կարող ձեռք բերել իսկական արդյունավետություն: Այս սկզբունքը հավասարապես վերաբերում է հիդրավլիկ համակարգերին, կառավարման կազմակերպություններին և անձնական զարգացմանը:

Բեռնվածության զգայունությունը մեզ սովորեցնում է իսկական իմաստություն՝ դա ոչ թե այն է, թե որքան ուժ կարող եք արտադրել, այլ այն, թե երբ և որքան արտադրել, որը ոչ միայն հիդրավլիկ համակարգերի կառավարման փիլիսոփայությունն է, այլև արժեքավոր կյանքի դաս: Ինչպես ցույց է տվել AOLITE-ի լոդերներն ու բեկհո լոդերները անհամար շինարարական տարածքներում՝ լսելով բեռնվածությունը և մատակարարելով պահանջի համաձայն՝ ոչ միայն բարելավվում է մեքենայի արդյունավետությունը, այլև ցուցաբերվում է հարգանք և գնահատանք յուրաքանչյուր էներգիայի միավորի նկատմամբ: Պոմպերը կարող են փոխարինվել, կափակները՝ մոդերնացվել, իսկ հիդրավլիկ շղթաները՝ վերանախագծվել, սակայն այս «նախ զգալ, ապա արձագանքել» հիմնարար գաղափարը կշարունակվի: Քանի որ սա հիմնարար տրամաբանությունն է, որից որևէ արդյունավետ համակարգ չի կարող անտեսել: