Při provozu těžkých komerčních vozidel s častým rozjezdem a brzděním, jako jsou např. silniční válce, městské autobusy, vozy pro svoz komunálního odpadu apod. se při brzdění maří pohybová energie neúčelně v teplo a opotřebení brzd. Mezinárodní tým odborníků ze švýcarské firmy Ammann, německé firmy Bosch Rexroth, slovenské firmy TBH se pod vedením vědců z Ústavu konstruování rozhodl, že tuto energii uloží a opětovně využijí pro další rozjezd vozidla. Jejich výzkumný cíl podpořilo Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR v rámci projektu EUREKA CZ LF12029.
PRINCIP ŘEŠENÍ
Daný úkol jsme se rozhodli řešit na silničním válci Ammann AP 240 o hmotnosti zhruba 20 tun. Uspořádání vnitřních částí tohoto stroje a nesnadný přístup k nim nás vedly po důkladné analýze k tomu, že jsme sestrojili pokusné zařízení, tzv. stend. Sestavili jsme uzavřený hydraulický obvod s měřicím systémem, na kterém jsme zkoumali zákonitosti rekuperace energie. Kinetická energie vozidla byla simulována kinetickou energií roztočeného setrvačníku. Její cyklické ukládání a vybíjení se dělo pomocí dvou hydropneumatických akumulátorů. Celý proces byl řízen elektronicky prostřednictvím speciálních ventilů. Aby se dosáhlo návratnosti nákladů na rekuperační zařízení, má rekuperace kinetické energie význam pro ta vozidla, jejichž provoz se vyznačuje častým rozjezdem a brzděním.
PROČ MATEMATICKÉ MODELOVÁNÍ
Pro poznání a zvládnutí složitých sledovaných dějů a jejich řízení jsme se rozhodli sestavit matematické modely uvedeného experimentálního stendu. Po úspěšném výzkumu na stendu následoval přenos získaných poznatků na samotný silniční válec, jeho matematické modely, simulační a optimalizační výpočty.
HYDROMOBIL
Názornou ukázku rekuperace kinetické energie nám umožnilo sestrojení tzv. hydromobilu – zmenšeniny vozu na svoz komunálního odpadu. Ten jsme vybavili naším zařízením pro rekuperaci kinetické energie hydromobilu. Pomocí „ušetřené“ energie zvedal hydromobil zmenšené napodobeniny popelnic. Opakovaně byl předváděn na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně a studenti, kteří jej navrhli, byli vyznamenáni rektorem VUT.
VÝSLEDKY NA SILNIČNÍM VÁLCI
Výzkum rekuperace, prováděný v minulosti na stejném silničním válci bez účasti VUT a bez využití matematického modelování nevedl k žádné úspoře energie. Oproti tomu experimentální silniční válec Ammann AP 240 vybavený vyvinutým rekuperačním zařízením na VUT (tzv. rekuperačním modulem) byl vyzkoušen v praktických zkouškách, při nichž dosáhl až 25% úspory paliva vznětového motoru pohánějícího silniční válec.
