RWTH Aachen, 2013 breve sobre el estado de la investigación de Alemania

Technische Hochschule Aachen Institute of Fluid Technology Transmission and Control (IFAS-Institut fuerfluidtechnische Antriebe und Steuerungen, en lo sucesivo denominado Instituto de Tecnología de Fluidos) anteriormente se conocía como el Instituto de Control y Impulsión Neumática Hidráulica (IHP) fundado en 1968 por el profesor Barker, líder mundial en tecnología de fluidos. Es el Instituto Universitario de Tecnología de fluidos más antiguo, grande y talentoso del mundo. El director actual, Prof. Dr.-Ing.H. Murrenhoff, completó su tesis doctoral en el Instituto en 1983 y se desempeñó como ingeniero jefe hasta 1986. Después de eso, primero trabajó como vicepresidente de ingeniería y marketing en una empresa estadounidense de tecnología de aviación, y luego se desempeñó como presidente técnico de una famosa empresa electromecánica alemana. Regresó al Instituto en octubre de 1994 para suceder al profesor Barker. El objetivo del Instituto de Tecnología de Fluidos es: Realizar I + D creativo y enseñar en el campo de la tecnología de fluidos, para permitir que los jóvenes ingenieros cumplan con los requisitos de la industria a través de Ph.D., para ponerse en contacto con estudiantes universitarios que estén interesados en este campo a través del diseño del curso y la tesis de maestría, Y formar Técnicos Mecánicos industriales y técnicos electrónicos. Y técnicos profesionales de la información.

Desde febrero de 1979 hasta septiembre de 1981, el profesor Lu Yongxiang, ex Presidente de la Academia de Ciencias de China, trabajó aquí como Ph. Hasta ahora, casi 20 académicos chinos han venido aquí para estudiar o obtener un doctorado.

El 16 de agosto de 2013, el Instituto de Tecnología de Fluidos realizó un informe académico y un informe de investigación científica (día de apertura) para celebrar el 60 cumpleaños del profesor Murenhoff. El autor fue invitado a participar, y ahora presentaré brevemente la situación de la investigación científica del Instituto de la siguiente manera.

En 2012, la financiación de investigación del Instituto de Tecnología de Fluidos fue de 3,33 millones de euros (aproximadamente 27 millones de RMB), de los cuales 40% provinieron de contratos de investigación científica de empresas, 29% de becas de educación de los gobiernos estatales y 31% de contratos de investigación científica de varios departamentos y fundaciones públicas. Ahora ha establecido una relación de cooperación a largo plazo con 134 empresas. La sala de pruebas tiene 1250 metros cuadrados con unos 50 puestos de prueba. También hay una sala de control móvil con una temperatura controlable de-70 A + 70 grados Celsius y una humedad de 95%, 4,7 metros x 3,5 metros x 3 metros, y una habitación insonorizante. Además de los métodos generales de análisis de aceite, existen pruebas de oxidación, pruebas de oxidación por fricción, pruebas de hidrolizado y pruebas de alta presión en el laboratorio de líquidos. En la sala de medición de materiales y superficies, hay microscopios ordinarios, microscopios ópticos tridimensionales, microscopios transmisores de luz, varios probadores de dureza general, probadores de microdureza, probadores de dureza de caucho y plástico, probadores de rugosidad fijos y portátiles, y dos juegos redondos de probadores de cilindros, probador de altura y así sucesivamente. En términos de pruebas tribológicas, existen probadores de fricción rotativos de fabricación propia, probadores de fricción de respuesta de alta frecuencia, probadores de fricción rotativos de combustible (baja viscosidad), etc. En términos de prueba de componentes, existen bancos de prueba de adición de contaminantes de fabricación propia, bancos de prueba de émbolo radial de bomba de inyección de combustible, bancos de prueba de envejecimiento a corto plazo de válvulas hidráulicas, Bancos de pruebas de flujo de gas, bancos de pruebas de eficiencia, bancos de pruebas de válvulas hidráulicas y unidades de émbolo radial. Banco de pruebas de émbolo, banco de pruebas de contaminación de bombas El instituto cuenta actualmente con 18 gerentes, personal de laboratorio y técnicos en todos los niveles, 24 estudiantes de doctorado, Y alrededor de 70 estudiantes de maestría que están haciendo diseño de cursos y tesis de graduación. Cada estudiante de doctorado en el Instituto de Tecnología de Fluidos tiene varios estudiantes de maestría bajo su mando. Los estudiantes de doctorado son los organizadores reales de proyectos de investigación científica, y el trabajo de investigación científica específica a menudo se asigna a los estudiantes de maestría. Los campos de investigación del Fluid Technology Institute cubren la hidráulica de vehículos, la automatización industrial, la tecnología médica, la tecnología de protección ambiental, la tecnología de manipuladores, la tecnología de fabricación y la hidráulica estacionaria, etc. Dividido en cinco grupos de investigación.

1. tribología y análisis de fluidos

1. 1 Los enfoques de investigación incluyen medir las propiedades superficiales de los pares de fricción en el laboratorio de superficie del Instituto y probar las propiedades de los fluidos en el laboratorio de petróleo. El equipo de prueba en la sala de pruebas permite pruebas prácticas de pérdida de fricción, desgaste y fugas. El conocimiento obtenido al analizar sistemas de fricción perjudiciales puede ayudar en la optimización. Simular sistemas tribológicos y predecir prop fluidoErties utilizando herramientas digitales de uso general y de desarrollo propio para ayudar a optimizar los procesos.

(1) Componentes

1) Uso de varios métodos para analizar, evaluar y optimizar los pares de fricción en los componentes de la tecnología de fluidos y sus características clave

2) Revestimiento superficial de componentes mecánicos para mejorar las características de fricción

3) Estudie el efecto de la textura de la superficie sobre la fricción y el desgaste

4) Contaminación y filtración de circuitos hidráulicos

5) Acumulación electrostática de elementos filtrantes e interacción con el fluido

(2) medio de presión

1) Pruebe y describa las características de envejecimiento del aceite mineral y el fluido de protección ambiental

2) Determinar la interacción de fluidos con materiales metálicos y no metálicos

3) Estudie las propiedades del fluido en un rango grande de temperatura y presión

4) Pruebe el efecto de diferentes fluidos en la eficiencia del sistema hidráulico

(3) Tecnología de sellado

1) Mide las características de fricción, desgaste y fuga de los sellos de traslación

2) Simulación de sello hidráulico y neumático

3) Visualización del proceso de separación de sellado elástico suave

(4) combustible

1) Predicción de características de lubricación de combustible

2) reproducción del modo de contacto de fricción

3) Simulación de contacto de fricción en la bomba de inyección de combustible

1. 2 Proyectos de investigación parcialmente terminados

(1) Modelado, optimización y fabricación de la micro-textura en la superficie de contacto del motor de la bomba hidráulica

(2) Simulación y prueba del par de fricción de la Unidad de émbolo

(3) Proyecto de entrada al mercado del Ministerio Federal de Economía para lubricantes de base biológica

(4) Prueba real aproximada y control de la condición del aceite vegetal

(5) Prueba de desarrollo y aplicación de medio de presión a base de derivados de azúcar y aceite vegetal

(6) La influencia de la condición de la superficie y el medio de trabajo en las características de fricción de contacto de deslizamiento y sellado de los componentes hidráulicos;

(7) El anillo de sellado combinado compacto reemplaza el complejo sistema de sellado de fluido biodegradable para SERVO hidráulico móvil

(8) Prueba de recubrimiento libre de cromo en la barra de pistón del cilindro hidráulico

(9) Realización de un sistema de fricción respetuoso con el medio ambiente en máquinas herramienta a través de materiales compuestos apropiados y sustancias intermedias

(10) Características del envejecimiento de las sustancias intermedias ambientalmente sostenibles

(11) El motor de la bomba hidráulica se adapta al sistema básico de protección del medio ambiente

(12) Análisis y prueba de la función de separación del filtro multicapa en el dispositivo hidráulico

1. 3 Proyectos de investigación actualmente en curso

(1) Influencia del medio de presión en el consumo de energía de los dispositivos hidráulicos

(2) Investigación sobre la acumulación electrostática del medio de presión al pasar por el filtro

(3) Medición de fricción del sello de pistón y varilla de pistón a alta velocidad

(4) Combustible personalizado de base biológica (en cooperación con el segundo grupo)

2. 2. Tecnología de bomba y motor

2. 2. 1 El enfoque de la investigación está en la investigación del mecanismo de desplazamiento hidráulico y el desarrollo de nuevos componentes, incluida la mejora de la tecnología de fluidos, para mejorar la eficiencia, densidad de potencia, vida útil, aceptabilidad ambiental y reducir el costo. Los objetivos importantes de I + D están, por un lado, a ICompruebe el sistema de fricción aplicando nuevos materiales y revestimientos de superficies, y por otro lado para aumentar la eficiencia de varios componentes hidráulicos cuando no están completamente cargados. Aplicar el programa de simulación general, y también desarrollar las herramientas especiales de investigación y desarrollo para el mecanismo de desplazamiento.

(1) Desarrollo de componentes

1) Prueba de eficiencia

2) Mejorar el contacto deslizante probando en el mecanismo de desplazamiento

3) Efecto del revestimiento de la superficie sobre las características del componente

4) Estructura de transmisión hidráulica de agua

5) Investigación y desarrollo de componentes microhidráulicos para mecanismos de sujeción de la pieza de trabajo

(2) Ruido y pulsación

1) Medición de ruido de aire

2) medición y cálculo de la vibración de transmisión

3) Análisis del patrón

4) Reducir el ruido sólido mejorando la estructura

5) Reduzca el ruido del fluido mejorando el controlador

(3) Herramientas de diseño

1) Desarrollo de software de diseño para bombas y motores

2) simulación del proceso de control

3) Cálculo de la presión hidráulica, la mecánica y la tribología en el mecanismo de desplazamiento

2. 2. 2 Algunos proyectos de investigación completados

(1) El mecanismo de desplazamiento hidráulico se adapta al sistema de protección ambiental

(2) Mejorar la eficiencia de las condiciones de carga no completa

(3) Reducir el ruido sólido mejorando la estructura

(4) Reducir el ruido y la pulsación del fluido de los componentes y sistemas hidráulicos

2. 2. 3 Proyectos de investigación actualmente en curso

(1) Sistema de fricción en el mecanismo del émbolo

(2) Combustibles personalizados de base biológica (en cooperación con el primer grupo)

(3) Proyecto de industrialización "Par de fricción deslizante usando recubrimiento al vacío en el mecanismo del émbolo"

(4) Cadenas de transmisión hidráulica en instalaciones de energía eólica

(5) impulsión hidráulica híbrida

3 3. Tecnología de válvula y Mecatrónica

3 3. 1 Investigación Centrarse en el desarrollo y optimización de válvulas, actuadores y sensores, además de válvulas proporcionales y servo válvulas, hay válvulas de encendido y apagado que combinan componentes mecánicos, actuadores de válvulas, sensores y tecnología de la información y la comunicación. Estos, debido a las altas demandas y la aparición de nuevos principios operativos, constituyen sistemas mecatrónicos extremadamente desafiantes. El objetivo de un mayor desarrollo es mejorar sistemáticamente estos componentes, teniendo en cuenta la potencia de control necesaria, la confiabilidad funcional, el desgaste y el comportamiento dinámico. Al mismo tiempo, también se debe considerar la protección del medio ambiente, como evitar fugas y reducir el ruido.

(1) Tecnología de la válvula

1) Mejorar las características de transferencia estática y dinámica de las válvulas de conmutación y válvulas de regulación

2) Reducir la potencia de conducción de la válvula

3) Desarrollo de válvulas proporcionales dinámicas altas y servo válvulas

4) Diseño de la ranura de equilibrio de presión de la válvula de diapositiva

(2) Mecánica de Fluidos

1) Simulación CFD de líneas de flujo en la válvula con el objetivo de compensar la fuerza hidráulica y reducir la pérdida de presión

2) Medición de las características de flujo de la válvula (fuerza hidráulica-, curva de flujo-Carrera)

3) Agilizar el cálculo para reducir la pérdida de presión de tuberías y juntas

4) Incorpore el modelo de cavitación en el software de simulación para mejorar los resultados de la simulación

(3) Sensores y DRIAcero

1) Desarrollo y prueba de nuevos actuadores de válvula, como accionamientos de cerámica piezoeléctricos y accionamientos de bobina sumergidos

2) de nuevos sensores Desarrollo, como sensores de carrera de corriente de Foucault

3) Sensor de presión de alambre de aleación de manganeso-níquel-cobre

3 3. 2 proyectos de investigación terminados

1) Accionamiento servo-hidráulico con alta rigidez de carga

2) Esquema de cadena de transmisión para maquinaria de trabajo móvil

3) Sistema experto de presión hidráulica SERVO

4) Válvula de interruptor a prueba de explosiones accionada por autobús

5) Sistema de sujeción hidráulico autoaccionado para células de fabricación autónoma

6) Tanque de equilibrio de presión de la válvula de diapositiva hidráulica

7) etapa piloto para la actuación piezoeléctrica de válvulas hidráulicas altamente dinámicas

8) alto impulso hidráulico dinámico

3 3. 3 Proyectos de investigación actuales

1) Prueba de envejecimiento a corto plazo de válvulas hidráulicas

2) Interruptor de alimentación

3) Simulación de la válvula

44. Sistema y tecnología de control

4 4. 1 Investigación La atención se centra en las características dinámicas y el consumo de energía de los sistemas de transmisión de tecnología de fluidos. La rica experiencia del Fluid Technology Institute en el establecimiento de modelos matemáticos de componentes de tecnología de fluidos ha sentado una base sólida para esto. Una de las prioridades es el desarrollo de conceptos modernos de control de modulación, así como estrategias de adaptación confiables, que simplifican cada vez más la integración de sistemas hidráulicos para el usuario. La investigación apoya a los usuarios en la aplicación de esquemas de regulación modernos que ayudan a reducir el consumo de energía de las transmisiones de fluidos.

(1) Simulación del sistema de tecnología de fluidos

1) Simulación no lineal

2) Establecimiento del modelo de simulación

3) Prueba y análisis del sistema de tecnología de fluidos

(2) Sistema de autobús

1) de bus de válvulas hidráulicas Conexión, válvulas neumáticas y sistemas de accionamiento

2) Concepto de equipo para la tecnología de fluidos

3) Esquema de control descentralizado

(3) estrategia de ahorro de energía

1) Desarrollar un nuevo esquema de circuito

2) Optimización del sistema y optimización del ciclo de transmisión hidráulica

(4) Monitoreo de la condición

1) Monitoreo de errores de las válvulas de proceso

2) Diagnóstico remoto de componentes hidráulicos

(5) Calidad de ajuste

1) Adaptación de la estrategia de ajuste al sistema

2) Estrategia adaptativa confiable

4 4. 2 Proyectos de investigación finalizados

(1) Monitoreo de la condición de aceite hidráulico y aceite de transmisión

(2) alta rigidez servo impulsión hidráulica

(3) servoaccionamiento dinámico alto usando electrohistéresis

(4) Reducir el ruido de la conducción SERVO

(5) Módulo de freno de una sola rueda integrado inteligente para vehículos ferroviarios

4 4. 3 Proyectos de investigación actuales

(1) Entorno de I + D del sistema mecatrónico de tecnología de fluidos

(2) Freno electrohidráulico de refuerzo automático

(3) Simulación de sistema de flujo multifásico con preservación de la calidad

(4) Banco de prueba de conversión y absorción de energía de onda

(5) Obtener energía del océano con la ayuda del sistema hidráulico

55. Neumática

5 5. 1 La investigación se centra en el diseño, análisis y simulación de componentes y sistemas neumáticos. En términos de tecnología de transporte de materiales, la investigación y el desarrollo del transporte escalonado reemplaza los esquemas de transporte existentes. Las nuevas soluciones de ajuste servo-neumáticas miniaturizadas permiten la construcción de pinzas y manipuladores altamente flexibles. Evaluando las señales de sensor ya presentes en el sistema neumático es posible predecir el estado del equipo para que los intervalos de mantenimiento puedan planificarse de manera óptima y el sistema opere con el mayor ahorro de energía. En la actualidad, en la simulación del sistema, no se ha prestado suficiente atención a la fricción causada por el sistema de sellado. Por lo tanto, el objetivo adicional de investigación y desarrollo es combinar el mecanismo estructural del anillo de sellado y mejorar el modelo de fricción en la simulación del sistema.

(1) Desarrollo y mejora de componentes neumáticos

1) Reducir la potencia de control de la válvula

2) Miniaturización del controlador de la válvula

3) Aplicación de micro-mecánica

4) Miniaturización de componentes neumáticos

5) Nueva válvula proporcional

(2) Simulación del sistema neumático

1) Modelado de componentes neumáticos

2) Simulación optimizada CFD

3) Expandir la biblioteca de componentes

(3) Nuevas áreas de aplicación

1) Tecnología de automatización

2) Tecnología de transmisión y agarre

3) Maquinaria para caminar

4) Servo neumático

5 5 .2 2 Proyectos de Investigación Completados

(1) Transportador de paso neumático

(2) mano neumática SERVO

(3) Diagnóstico del equipo neumático

(4) sellado de la válvula de asiento neumática en miniatura

(5) agarrador inteligente de dos alicates

(6) Cálculo inestable para mejorar las características dinámicas del imán de la válvula neumática

(7) válvula reguladora neumática para controlar la reducción de potencia

5 5 .3 3 Proyectos de investigación en curso

(1) medición rápida de componentes neumáticos

(2) Manejo neumático servo multiconductor altamente integrado

(3) Modelo de fricción de contacto de sellado

(4) Modelado mejorado en aerodinámica considerando pulsos de flujo, guía de flujo y propagación de ondas de presión

(5) Mejorar la eficiencia mediante el uso de gases de escape En el Instituto de Tecnología de flujo, toda la investigación teórica, la simulación y el modelado deben compararse con los resultados reales de las pruebas. En la reunión del Informe académico de la tarde, el Dr. Bauer de Hytek introdujo el papel del acumulador en esta unidad híbrida. El profesor Post de Festo explica cómo se puede mejorar la automatización a través de la biomimetismo. El Dr. Kempermann de Frutronics explica cómo proporcionar sistemas integrados en hidráulica móvil. El Dr. Breuer de Rexroth explica cómo las herramientas de desarrollo modernas se utilizan actualmente en el desarrollo de motores de Bomba hidráulica: MKS, FEM, EHD, CFD, M.Elemente. Por la noche, el profesor Murenhoff pagó de su propio bolsillo y celebró un banquete en el antiguo castillo de Lahr sin aceptar regalos. Durante la cena, sus amigos, mentores, colegas y niños pronunciaron discursos, repasando el viaje que el profesor ha recorrido hasta ahora en todos los aspectos, con muchos sarcasmos, humor bien intencionados, y constantes Risas y aplausos hasta altas horas de la noche. El profesor Murenhof le dijo al autor que está dispuesto a cooperar con las empresas chinas, por ejemplo, para proporcionar a las empresas chinas los resultados de sus investigaciones, para aceptar las pruebas encargadas por las empresas chinas, O para participar en proyectos de investigación.