RWTH Aachen, Alemanha Pesquisa Status Brief 2013

Technische Hochschule Aachen Instituto de Transmissão e Controle de Tecnologia de Fluidos (IFAS - Institut fuerfluidtechnische Antriebe und Steuerungen, doravante referido como Instituto de Tecnologia de Fluidos) era anteriormente conhecido como Instituto de Acionamento e Controle Pneumático Hidráulico (IHP), fundado em 1968 pelo Professor Barker, líder mundial em tecnologia de fluidos. É o mais antigo, maior e mais talentoso instituto universitário de tecnologia de fluidos do mundo. O atual diretor, Prof. Dr.-Ing.H. Murrenhoff, concluiu sua tese de doutorado no Instituto em 1983 e atuou como engenheiro-chefe até 1986. Depois disso, ele primeiro trabalhou como vice-presidente de engenharia e marketing em uma empresa americana de tecnologia de aviação e, em seguida, atuou como presidente técnico de uma famosa empresa eletromecânica alemã. Ele voltou ao instituto em outubro de 1994 para suceder o professor Barker. O objetivo do Instituto de Tecnologia de Fluidos é: realizar P & D criativo e ensino no campo da tecnologia de fluidos, para permitir que jovens engenheiros atendam aos requisitos da indústria por meio de Ph.D., entrar em contato com estudantes universitários interessados neste campo através do design do curso e da tese de mestrado, E para treinar técnicos mecânicos industriais e técnicos eletrônicos. E técnicos profissionais da informação.

De fevereiro de 1979 a setembro de 1981, o professor Lu Yongxiang, ex-presidente da Academia Chinesa de Ciências, trabalhou aqui como Ph. Até agora, quase 20 acadêmicos chineses vieram aqui para estudar ou buscar um doutorado.

Em 16 de agosto de 2013, o Instituto de Tecnologia de Fluidos realizou um relatório acadêmico e um relatório de pesquisa científica (dia de abertura) para comemorar o 60 ° aniversário do Professor Murenhoff. O autor foi convidado a participar, e agora apresentarei brevemente a situação da pesquisa científica do instituto da seguinte forma.

Em 2012, o financiamento de pesquisa do Institute of Fluid Technology foi de 3,33 milhões de euros (aproximadamente 27 milhões de RMB), dos quais 40% vieram de contratos de pesquisa científica de empresas, 29% de bolsas de educação de governos estaduais e 31% de contratos de pesquisa científica de vários departamentos públicos e fundações. Agora estabeleceu relacionamento cooperativo a longo prazo com 134 empresas. A sala de teste tem 1250 metros quadrados com cerca de 50 suportes de teste. Há também uma sala de controle móvel com uma temperatura controlável de-70 a + 70 graus Celsius e uma umidade de 95%, 4,7 metros x 3,5 metros x 3 metros, e uma sala de absorção de som. Além dos métodos gerais de análise de óleo, existem teste de oxidação, teste de oxidação por fricção, teste de hidrolisado e banco de teste de alta pressão no laboratório líquido. Na sala de medição de material e superfície, existem microscópios comuns, microscópios ópticos tridimensionais, microscópios transmissores de luz, vários testadores de dureza geral, testadores de microdureza, testadores de dureza de borracha e plástico, testadores de rugosidade fixos e portáteis e uma rodada Dois conjuntos de testadores de cilíndricidade, testador de altura e assim por diante. Em termos de testes tribológicos, existem testadores de fricção rotativos feitos por eles mesmos, testadores de fricção de resposta de alta frequência, testadores de fricção rotativa de combustível (baixa viscosidade), etc. Em termos de teste de componentes, existem bancos de teste de adição de poluentes, bancos de teste de êmbolo radial de bomba de injeção de combustível, bancos de teste de envelhecimento de curto prazo de válvula hidráulica, Bancos de teste de fluxo de gás, bancos de teste de eficiência, bancos de teste de válvula hidráulica e unidades de unidade de êmbolo radial. Banco de teste de êmbolo, banco de teste de poluição da bomba O instituto atualmente tem 18 gerentes, funcionários de laboratório e técnicos em todos os níveis, 24 alunos de doutorado, e cerca de 70 alunos de mestrado que estão fazendo tese de design e graduação. Cada aluno de doutorado no Instituto de Tecnologia de Fluidos tem vários alunos de mestrado com ele. Os alunos de doutorado são os verdadeiros organizadores de projetos de pesquisa científica, e o trabalho de pesquisa científica específico é frequentemente atribuído aos alunos do mestrado. Os campos de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Fluidos abrangem sistemas hidráulicos de veículos, automação industrial, tecnologia médica, tecnologia de proteção ambiental, tecnologia de manipuladores, tecnologia de fabricação e hidráulica estacionária, etc. Divididos em cinco grupos de pesquisa.

1. Tribologia e Análise de Fluidos

1 1. 1 Os focos de pesquisa incluem medir as propriedades da superfície dos pares de fricção no laboratório de superfície do instituto e testar as propriedades dos fluidos no laboratório de óleo. O equipamento de teste na sala de teste permite testes práticos de perda de fricção, desgaste e vazamento. O conhecimento obtido com a análise de sistemas de atrito prejudiciais pode ajudar na otimização. Simular sistemas tribológicos e prever prop fluidoErties usando ferramentas digitais de uso geral e autodesenvolvidas para ajudar a otimizar processos.

(1) Componentes

1) Usando vários métodos para analisar, avaliar e otimizar pares de fricção em componentes de tecnologia de fluido e suas principais características

2) Revestimento de superfície de componentes mecânicos para melhorar as características de fricção

3) Estude o efeito da textura da superfície no atrito e no desgaste

4) Poluição e filtração de circuitos hidráulicos

5) Acumulação eletrostática de elementos filtrantes e interação com fluido

(2) meio de pressão

1) Teste e descreva as características do envelhecimento do óleo mineral e do fluido de proteção ambiental

2) Determinar a interação de fluidos com materiais metálicos e não metálicos

3) Propriedades do fluido de estudo em uma grande faixa de temperatura e pressão

4) Teste o efeito de fluidos diferentes na eficiência do sistema hidráulico

(3) tecnologia de selagem

1) Meça as características de atrito, desgaste e vazamento de selos translacionais

2) Simulação hidráulica e pneumática do selo

3) Visualização do processo de abertura de vedação elástica macia

(4) combustível

1) Previsão de características de lubrificação de combustível

2) reprodução do modo de contato de fricção

3) Simulação de contato de fricção na bomba de injeção de combustível

1 1. 2 Projetos de pesquisa parcialmente concluídos

(1) Modelagem, otimização e fabricação da micro-textura na superfície de contato do motor da bomba hidráulica

(2) Simulação e teste do par de fricção da unidade de êmbolo

(3) Projeto de entrada no mercado do Ministério Federal da Economia para lubrificantes de base biológica

(4) Teste real aproximado e monitoramento da condição do óleo vegetal

(5) Teste de desenvolvimento e aplicação de meio de pressão baseado em derivados de açúcar e óleo vegetal

(6) A influência da condição da superfície e do meio de trabalho nas características de atrito de contato de deslizamento e vedação dos componentes hidráulicos;

(7) O anel de vedação combinado compacto substitui o complexo sistema de vedação de fluido biodegradável para sistema hidráulico servo móvel

(8) Teste de revestimento sem cromo na haste de pistão do cilindro hidráulico

(9) Realização de um sistema de fricção ambientalmente amigável em máquinas-ferramentas através de materiais compósitos apropriados e substâncias intermediárias

(10) Características de envelhecimento de substâncias intermediárias ambientalmente sustentáveis

(11) O motor da bomba hidráulica é adaptado ao sistema básico de proteção ambiental

(12) Análise e teste da função de separação do filtro multicamadas no dispositivo hidráulico

1 1. 3 Projetos de pesquisa atualmente em andamento

(1) Influência do meio de pressão no consumo de energia de dispositivos hidráulicos

(2) Pesquisa sobre acumulação eletrostática de meio de pressão ao passar pelo filtro

(3) Medição de fricção da vedação do pistão e da haste do pistão em alta velocidade

(4) Bio-based combustível personalizado (em cooperação com o segundo grupo)

2 2. Tecnologia da bomba e do motor

2 2. 1 O foco da pesquisa está na pesquisa do mecanismo de deslocamento hidráulico, e no desenvolvimento de novos componentes, incluindo a melhoria da unidade de tecnologia de fluido, a fim de melhorar a eficiência, densidade de potência, vida útil, aceitabilidade ambiental e reduzir o custo. Metas importantes de P & D estão, por um lado, para iMprove o sistema de fricção aplicando novos materiais e revestimentos de superfície e, por outro lado, para aumentar a eficiência de vários componentes hidráulicos quando eles não estão totalmente carregados. Aplicar o programa de simulação geral, e também desenvolver as ferramentas especiais de pesquisa e desenvolvimento para o mecanismo de deslocamento.

(1) Desenvolvimento componente

1) Teste de eficiência

2) Melhorar o contato deslizante testando no mecanismo de deslocamento

3) Efeito do revestimento de superfície nas características do componente

4) Estrutura da transmissão hidráulica da água

5) Pesquisa e desenvolvimento de componentes micro-hidráulicos para mecanismos de fixação da peça de trabalho

(2) ruído e pulsação

1) Medição de ruído de ar

2) Medição e cálculo da vibração da transmissão

3) análise padrão

4) Reduza o ruído sólido melhorando a estrutura

5) Reduza o ruído fluido melhorando o controlador

(3) ferramentas de design

1) Desenvolvimento de software de design para bombas e motores

2) Simulação do processo de controle

3) Cálculo da pressão hidráulica, mecânica e tribologia no mecanismo de deslocamento

2 2. 2 Alguns projetos de pesquisa concluídos

(1) O mecanismo de deslocamento hidráulico se adapta ao sistema de proteção ambiental

(2) melhorar a eficiência das condições de carga não cheia

(3) Reduza o ruído sólido melhorando a estrutura

(4) Reduzir o ruído e a pulsação do fluido de componentes e sistemas hidráulicos

2 2. 3 Projetos de pesquisa atualmente em andamento

(1) Sistema de fricção no mecanismo de êmbolo

(2) Combustíveis personalizados de base biológica (em cooperação com o primeiro grupo)

(3) Projeto de industrialização "Par de fricção deslizante usando revestimento a vácuo no mecanismo de êmbolo"

(4) Correntes de acionamento hidráulico em instalações de energia eólica

(5) acionamento hidráulico híbrido

3 3. Tecnologia de válvula e mecatrônica

3 3. 1 Pesquisa Foco no desenvolvimento e otimização de válvulas, atuadores e sensores, além de válvulas proporcionais e servoválvulas, existem válvulas on-off que combinam componentes mecânicos, atuadores de válvula, sensores e tecnologia da informação e comunicação. Estes, devido às altas demandas e ao surgimento de novos princípios operacionais, constituem sistemas mecatrônicos extremamente desafiadores. O objetivo de um maior desenvolvimento é melhorar sistematicamente esses componentes, levando em consideração a potência de controle necessária, a confiabilidade funcional, o desgaste e o comportamento dinâmico. Ao mesmo tempo, a proteção ambiental também deve ser considerada, como evitar vazamentos e reduzir o ruído.

(1) tecnologia da válvula

1) Melhorar as características de transferência estática e dinâmica de válvulas de comutação e válvulas de regulação

2) Reduza o poder de condução da válvula

3) Desenvolvimento de válvulas proporcionais dinâmicas altas e válvulas servo

4) Projeto da ranhura do equilíbrio da pressão da válvula de corrediça

(2) Mecânica dos Fluidos

1) Simulação CFD de linhas de fluxo na válvula com o objetivo de compensar a força hidráulica e reduzir a perda de pressão

2) Medição das características do fluxo da válvula (curva de força hidráulica, curso de fluxo)

3) cálculo de agilizar para reduzir a perda de pressão de tubos e juntas

4) Incorpore o modelo de cavitação no software de simulação para melhorar os resultados da simulação

(3) Sensores e driVers

1) Desenvolvimento e teste de novos atuadores de válvula, como acionadores de cerâmica piezoelétrica e acionamentos de bobina imersa

2) Desenvolvimento de novos sensores, como sensores de curso de corrente parasita

3) sensor de pressão do fio de liga de manganês-níquel-cobre

3 3. 2 Projetos de pesquisa concluídos

1) Acionamento servo-hidráulico com alta rigidez de carga

2) esquema de cadeia de transmissão para máquinas móveis de trabalho

3) Sistema especialista de pressão hidráulica servo

4) Válvula de interruptor à prova de explosão acionada por ônibus

5) Sistema de fixação hidráulica auto-acionado para células de fabricação autônomas

6) Tanque hidráulico do equilíbrio de pressão da válvula da corrediça

7) Estágio piloto para atuação piezoelétrica de válvulas hidráulicas altamente dinâmicas

8) Acionamento hidráulico dinâmico alto

3 3. 3 Projetos de pesquisa atuais

1) Teste de envelhecimento a curto prazo de válvulas hidráulicas

2) unidade do interruptor de energia

3) Simulação da válvula

44. Sistema e tecnologia de controle

4 4. 1 Pesquisa O foco está nas características dinâmicas e no consumo de energia dos sistemas de transmissão de tecnologia de fluidos. A rica experiência do Fluid Technology Institute no estabelecimento de modelos matemáticos de componentes de tecnologia de fluidos estabeleceu uma base sólida para isso. Uma das prioridades é o desenvolvimento de conceitos modernos de controle de modulação, bem como estratégias de adaptação confiáveis, que simplificam cada vez mais a integração de sistemas hidráulicos para o usuário. A pesquisa apóia os usuários na aplicação de esquemas de regulamentação modernos que ajudam a reduzir o consumo de energia das transmissões de fluidos.

(1) simulação de sistema de tecnologia de fluido

1) Simulação não linear

2) Estabelecimento do modelo de simulação

3) Teste e análise do sistema de tecnologia de fluido

(2) sistema de ônibus

1) Conexão de ônibus de válvulas hidráulicas, válvulas pneumáticas e sistemas de acionamento

2) Conceito de equipamento para a tecnologia fluida

3) Esquema de controle descentralizado

(3) Estratégia de poupança de energia

1) Desenvolver um novo esquema de circuito

2) Otimização do sistema e otimização do ciclo de transmissão hidráulica

(4) Monitorização da condição

1) Erro de monitoramento de válvulas de processo

2) Diagnóstico remoto de componentes hidráulicos

(5) Qualidade de ajuste

1) Adaptação da estratégia de ajuste ao sistema

2) Estratégia adaptativa confiável

4 4. 2 Projetos de pesquisa concluídos

(1) Monitoramento da condição do óleo hidráulico e do óleo de transmissão

(2) alta rigidez servo acionamento hidráulico

(3) alta dinâmica servo drive usando eletro-histerese

(4) Reduza o ruído da condução servo

(5) Módulo de freio de tração única integrado inteligente para veículos ferroviários

4 4. 3 Projetos de pesquisa atuais

(1) ambiente de P & D do sistema de mecatrônica de tecnologia de fluidos

(2) freio eletro-hidráulico de auto-reforço

(3) Simulação do sistema de fluxo multifásico com preservação da qualidade

(4) conversão de energia de onda e banco de teste de absorção

(5) Obter energia do oceano com a ajuda do sistema hidráulico

55. Pneumático

5 5. 1 A pesquisa se concentra no projeto, análise e simulação de componentes e sistemas pneumáticos. Em termos de tecnologia de transporte de material, a pesquisa e o desenvolvimento de transmissão por etapas substituem os esquemas de transporte existentes. Novas soluções de ajuste servo-pneumático miniaturizado permitem a construção de garras e manipuladores altamente flexíveis. Ao avaliar os sinais do sensor já presentes no sistema pneumático, é possível prever a condição do equipamento para que os intervalos de manutenção possam ser planejados de maneira ideal e o sistema operado com a maior economia de energia. Atualmente, na simulação do sistema, o atrito causado pelo sistema de vedação não recebeu atenção suficiente. Portanto, o objetivo adicional de pesquisa e desenvolvimento é combinar o mecanismo estrutural do anel de vedação e melhorar o modelo de atrito na simulação do sistema.

(1) Desenvolvimento e melhoria de componentes pneumáticos

1) Reduza o poder de controle da válvula

2) Miniaturização do controlador da válvula

3) Aplicação de micro-mecânica

4) Miniaturização de componentes pneumáticos

5) Nova válvula proporcional

(2) simulação do sistema pneumático

1) Modelagem de componentes pneumáticos

2) Simulação simplificada CFD

3) Expandir a biblioteca de componentes

(3) novas áreas de aplicação

1) Tecnologia da automatização

2) Tecnologia de transmissão e agarramento

3) Maquinaria de caminhada

4) pneumático servo

5 .2 2 Projetos de Pesquisa Concluídos

(1) transporte de passo pneumático

(2) mão pneumática servo

(3) diagnóstico de equipamento pneumático

(4) selagem da válvula de assento pneumática em miniatura

(5) agarrador inteligente de dois alicates

(6) Cálculo instável para melhorar as características dinâmicas do ímã da válvula pneumática

(7) válvula reguladora pneumática para controlar a redução de energia

5 .3 3 Projetos de pesquisa em andamento

(1) Medição rápida de componentes pneumáticos

(2) Altamente integrado multi-driver servo pneumático mão drive

(3) modelo de fricção de contato de vedação

(4) Modelagem aprimorada em aerodinâmica, considerando pulsos de fluxo, orientação de fluxo e propagação de onda de pressão

(5) Melhorar a eficiência usando escape No instituto de tecnologia de fluxo, todas as pesquisas teóricas, simulação e modelagem devem ser comparadas com os resultados reais dos testes. Na reunião do relatório acadêmico à tarde, o Dr. Bauer da Hytek introduziu o papel do acumulador nesta unidade híbrida. O Prof. Post da Festo explica como a automação pode ser melhorada por meio da biomimética. O Dr. Kempermann, da Frutronics, explica como fornecer sistemas integrados em sistemas hidráulicos móveis. O Dr. Breuer, da Rexroth, explica como as ferramentas de desenvolvimento modernas são usadas atualmente no desenvolvimento de motores de bomba hidráulica: MKS, FEM, EHD, CFD, M.Elemente. À noite, o professor Murenhoff pagou do próprio bolso e deu um banquete no antigo castelo de Lahr sem aceitar presentes. Durante o jantar, seus amigos, mentores, colegas e crianças fizeram discursos, revendo a jornada que o professor percorreu até agora em todos os aspectos, com muitos sarcasmo bem-intencionados, humor, e risos constantes e aplausos até tarde da noite. O professor Murenhof disse ao autor que está disposto a cooperar com empresas chinesas, por exemplo, para fornecer às empresas chinesas seus resultados de pesquisa, para aceitar testes encomendados por empresas chinesas, ou para participar em projetos de pesquisa.