前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享

大家好,欢迎来到液压贼船!

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享

今天我们将一起探索液压行业的最新技术。虽然无法深入分析每一个细节,但我会通过一些实际案例,帮助大家了解这些新技术。

广告时间

在正式开始前,先打个广告。年初,我们推出了2024“与液同行”计划,该计划分为两大部分:

1、专业知识培训类

2、高性能产品开发类

大家之前看我们的培训广告可能已经看腻了,所以今天给大家带来”产品计划”中的一款产品——“电液伺服作动缸”。该产品由我们与柯衡自控技术(上海)有限公司联合开发。以下是一个我们做的一个30Hz电液伺服缸的案例:

当然,电液伺服作动缸离不开高性能的电液伺服阀。此次电液伺服集训营(集训营的内容可以点击这里)的新赞助单位——北京机床所精密机电有限公司,为我们提供了多个展示样品。在后续的直播和电液伺服集训营中,我们将详细介绍这些伺服阀产品。

此外,我们还会邀请他们来做线上讲座,对此感兴趣的朋友可以持续关注我们。

正文开始

好了,广告说完,开始今天的主要内容,包括:

1、结合3D打印技术的电液执行器产品介绍

2、为什么我们需要高性能直驱动伺服阀?

3、EHA的典型应用场景

4、EHA用新型液压泵的介绍

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
下面让我们逐一进行探讨。

01

数字液压正当时……

1

电液执行器

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
数字液压的核心:通过离散控制,将执行器所需的压力与泵源压力相匹配,而无需通过溢流来稳压,进而避免引起过大的压损。

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
2

数字泵

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
丹佛斯数字泵(DDP):它是一种径向柱塞泵,配备由嵌入式计算机控制的高速机电一体化阀。泵的每个出口都有自己的控制方法,可以单独控制来自出口的流量和压力。

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享

02

3D打印在液压系统中的应用

金属增材制造在新产品原型设计和小批量生产中的应用越来越普遍,尤其是在机器人和航空航天等高附加值的行业。3D打印技术给复杂液压零件(阀块、阀体)的设计带来全新的思路。

1

主要优势:

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
  • 几何形状优化:可以优化几何形状以满足设计要求,而不受传统减材制造的限制。流道走向布置自由,无需考虑机械加工的限制。

  • 阀组所需零件数量减少:阀组的零件数量显著减少,从而简化装配(包括减少密封件、工艺孔堵头)。通过减少工艺孔,可以降低成本并提高可靠性。

  • 小批量生产成本效益高:对于小批量生产,制造成本效益高,具有高重复性,制造工具和设置减少。

  • 快速原型设计:随着原型设计速度的显著提高,增材制造可以承诺更短的开发周期。

2

附加优势:

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
  • 低重量和小尺寸

  • 材料浪费少

  • 减少死油体积和弯头压力损失

  • 减少锐角应力集中

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
3

典型应用1:液压阀块

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
对于液压阀块而言,各个油口主要用于管路连接和安装插装阀。

采用3D打印技术来生产阀块的优势:

  • 减少压力损失:通过更短、更平滑的流动路径减少压力损失,减少由钻孔造成的滞留体积。
  • 自动优化:使用软件工具进行自动优化。
  • 减轻重量:实现的重量减轻从28.5公斤减少到3公斤。

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
4

典型应用2:航空航天用电液作动器

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
采用3D打印技术并结合相应的设计手段,相较于原设计设计,总共减少了了7个堵头、1个液压配件、1根传输管、两个Lee塞子和6个O形圈及油口,并增加了一些额外功能。

此外:

  • 重量减轻了1.2公斤。
  • 体积减少了2150立方厘米。

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
5

典型应用3:机器人用电液作动器(Moog ISA)

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
  • 集成式设计:集成了油缸、伺服阀、卸压阀以及用于控制和通信的电子元件,实现了机载力和位置的闭环控制。

  • 一体式结构:基于单一Ti6Al4V增材制造结构,重量为0.92公斤,推力为7kN。

  • 传感器配置:包括阀芯位置传感器、执行器位置传感器、执行器力传感器、多个压力传感器、温度传感器和惯性测量单元(IMU)。

6

典型应用4:假肢关节

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
采用3D打印技术,集成了液压缸、由伺服电机驱动的齿轮泵、蓄能器和传感器,形成了一个电液作动器(EHA)。

重量和尺寸均得到最小化,总重量为1.5公斤。

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
7

典型应用5:低泄漏电液伺服阀

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
2012 – Bath/Moog采用增材制造技术,制造出低泄漏电液伺服阀,从而实现了50%的重量减轻。

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
8

典型应用6:流道曲线设计(2014 – Domin)

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
通过将流道设计为曲线,可以更有效地在阀体内进行布置,从而减少了尺寸。此外,还可以在流道曲线处变化其纵横比,以帮助保持流体运动速度。

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享

03

为什么需要高性能的直驱伺服阀?

1

高性能直驱伺服阀的优势:

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
  • 降低能量损失:没有先导级泄漏,从而减少能量损失。

  • 抗污染性强:对污染的敏感度降低,性能更稳定。

  • 成本低:相较于传统伺服阀,成本相对较低。

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
现有的直驱阀(例如 Parker DFplus),其体积大且重量过重,难以满足现代应用的需求。

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
大家可能对先导级泄漏没什么定量的概念,不知道到底会漏多少,所以很多人并不在意,下面我们举两个例子:

2

先导级泄漏示例1:

Airbus A350 主起落架疲劳试验装置

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
每个轴上有5个加载作动器加上减震器流量控制阀;

20个Moog G761伺服阀,每个典型的先导流量为0.6Lpm;

减震器控制阀为Moog D661,典型的先导流量为1.7Lpm;

总先导流量为14Lpm;

测试周期内的平均总泵流量为160Lpm;

总共有9%的功率浪费在了先导泄漏;

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
3

先导级泄漏示例2:“大狗”

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
150kg总质量的“大狗”在2m/s速度下需要9kW的功率。

在静止状态下,16个Moog A30伺服阀因先导泄漏能消耗掉2kW的功率。

这可相当约20%的可用功率被浪费在先导泄漏了。

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享

04

EHA的典型应用案例

1

EHA在航空航天领域的应用

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
EHA是Electrical Hydrostatic Actuator的简称,直译为电动静液压执行器,其能量传递过程为将电能转化为液压能,液压能转化为机械能。

其组成为:由伺服电机驱动双向变速泵连通液压缸的前后腔,活塞杆根据液流的方向伸出或缩回。与传统液压系统相比,在EHA系统中输出功率是由泵来控制的,改变泵的转速就意味着改变液体的流量或者压力。因此,也即改变液压功率,这使得EHA系统能更效地利用能量并且根据需要提供能量。

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
2

EHA在工业领域的应用

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享

05

EHA用新型液压泵的案例介绍

该部分内容比较专业,有兴趣研究的朋友可以根据我下面贴出的论文,自行学习研究!

1

案例1:

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
2

案例2:

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
3

案例3:

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
 

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
4

案例4:

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
 

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
5

案例5:

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
6

案例6:

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
7

案例7:

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
Domin 3D打印的径向柱塞伺服泵

由永磁直流无刷电机驱动的径向柱塞泵

20Hz速度控制带宽

每转0.2至1.5毫升,流量为1.2~4L/min

功率可达2kW,转速最高6000转/分钟

还集成了200Hz旋转阀(6)

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
该泵目前主要的应用领域有:

(1)航空航天:

  • 线控制动 (BBW) ——空客固定翼飞机和直升机
  • 飞行控制——与140毫米行程执行器集成(5公斤)

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
(2)汽车:

  • 主动悬挂

前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享
好了,以上就是今天的内容,个人觉得是一份不错的了解新技术的资料,如果大家觉得还不错,请帮忙点赞和转发!

 

原文始发于微信公众号(液压贼船):前沿技术:EHA与3D打印充分融合的案例分享

原创文章,作者:iHydrostatics静液压,如若转载,请注明出处:https://www.ihydrostatics.com

(0)
上一篇 2024年6月30日 03:27
下一篇 2024年7月5日 03:31

相关推荐

发表回复

登录后才能评论
AI小静

静液压AI · 小静

静液压AI小静

立即扫码问小静吧

微信客服

微信专属客服 · 萌萌

一对一为您答疑解惑

客服二维码750X

立即扫码联系我吧

邮件咨询

邮件咨询

业务合作、咨询服务、建议投稿

admin@pulseforce.com.cn

分享本页
返回顶部