W miarę jak producenci sprzętu mobilnego przechodzą na roboty ziemne sterowane za pomocą GPS, zautomatyzowane ramiona do zbierania śmieci i precyzyjne narzędzia rolnicze, siłowniki hydrauliczne nie mogą już działać jako ślepe wzmacniacze siły. Nowoczesne elektrohydrauliczne zawory sterujące wymagają informacji zwrotnej o skoku tłoka z dokładnością do milimetra w czasie rzeczywistym, aby zapewnić automatyczną kontrolę nachylenia, zapobiegać kolizjom mechanicznym i synchronizować połączenia wielocylindrowe.
W przeszłości konstruktorzy sprzętu próbowali mierzyć skok cylindra hydraulicznego za pomocą zewnętrznych czujników linkowych, koderów kąta obrotowego na sworzniach łączących lub zewnętrznych laserów optycznych.
W rzeczywistych środowiskach budowlanych i górniczych te zewnętrzne czujniki szybko ulegają awariom. Latające odłamki skalne przecinają odsłonięte kable czujników, gęste błoto gliniaste zatyka złącza obrotowe, a mycie parą pod wysokim ciśnieniem powoduje wnikanie wody do obudów elektronicznych.
Mądrycylindry hydraulicznez wbudowanymi liniowymi czujnikami położenia rozwiązują tę lukę, przesuwając cały przetwornik pomiarowy wewnątrz ochronnego stalowego rdzenia samego cylindra. Wewnętrzne przetworniki, bezpiecznie umieszczone w tłoczysku nawiercanym pistoletem i izolowanej ciśnieniowo komorze ze stali nierdzewnej, mierzą położenie ciągłego skoku przy zerowej ekspozycji na wrogie elementy zewnętrzne.
Magnetostrykcyjne wykrywanie położenia działa na zasadzie bezkontaktowej magnetostrykcji. Stacjonarna rurka falowodu czujnikowego rozciąga się od podstawy cylindra do głębokiego, podłużnego otworu wywierconego pistoletem przez środek tłoczyska. Stały pierścień magnetyczny jest osadzony bezpośrednio w ruchomej głowicy tłoka.
Kiedycylinder hydraulicznysterownik wysyła impuls prądu zapytania w dół falowodu, wytwarzając okrągłe pole magnetyczne. Kiedy to pole przecina się z polem magnetycznym magnesu tłokowego, w falowodzie generowana jest natychmiastowa fala odkształcenia skrętnego. Elektroniczna głowica czujnika wykrywa z dokładnością do mikrosekundy powracającą falę odkształcenia, obliczając położenie tłoka z dokładnością do milimetra. Ponieważ pierścień magnetyczny nigdy fizycznie nie dotyka rurki falowodowej, nie ma styków ślizgowych, które mogłyby ulec zużyciu w wyniku milionów cykli pracy.
Tak. Prowadzącyniestandardowy cylinder hydraulicznyprojekty wykorzystują architekturę czujnika usuwalnego zewnętrznie. Rura ciśnieniowa ze stali nierdzewnej tworzy trwałą, hermetyczną barierę hydrauliczną o ciśnieniu 350 barów. Elektroniczny moduł czujnika i sonda rdzenia są wkręcane od zewnątrz w pokrywę podstawy cylindra. W przypadku wystąpienia przepięcia elektrycznego lub uszkodzenia kabla technicy terenowi po prostu odkręcają kołnierz mocujący czujnik z tylnego łącznika i wysuwają sondę bez opróżniania zbiornika hydraulicznego, przerywania przewodów płynu lub naruszania wewnętrznych uszczelek tłoka.
Kiedy zespoły ds. zaopatrzenia OEM rozważają przejście zstandardowe cylindry hydraulicznew przypadku inteligentnych siłowników zintegrowanych z czujnikami często pojawiają się trzy wątpliwości techniczne:
Rozwiązanie inżynieryjne: Nowoczesne przetworniki magnetostrykcyjne zamykają swoją mikroelektronikę przetwarzającą sygnał w silikonowych masach zalewowych o dużej gęstości w obrobionej maszynowo obudowie aluminiowej klasy lotniczej. Co więcej, wewnętrzna rura falowodowa jest wsparta wysokotemperaturowymi polimerowymi tłumikami promieniowymi umieszczonymi co 12 cali na całej jej długości wewnątrz drążka nawierconego pistoletem. Ta geometria tłumiąca pochłania wibracje o wysokiej częstotliwości i dynamiczne fale uderzeniowe, gdy łyżka koparki uderza w lity granit.
Rozwiązanie inżynieryjne: W urządzeniach akumulatorowo-elektrycznych i hybrydowych falowniki trakcyjne wysokiego napięcia wytwarzają intensywne zakłócenia elektromagnetyczne (EMI). Inteligentne cylindry zaprojektowane dla nowoczesnych producentów OEM wykorzystują w pełni ekranowaną skrętkę komputerową i różnicowe protokoły transmisji cyfrowej, takie jak CANopen lub SAE J1939. Zintegrowany cyfrowy filtr dolnoprzepustowy eliminuje skoki napięcia i szumy pętli uziemienia, zapewniając stabilne sygnały pozycjonowania nawet wtedy, gdy są prowadzone w sąsiedztwie wysokoprądowych kabli elektroenergetycznych.
Rozwiązanie inżynieryjne: Usunięcie metalu z dokładnie neutralnej osi środkowej pręta cylindrycznego ma znikomy wpływ na jego biegunowy moment bezwładności i opór wyboczeniowy (wytrzymałość kolumny Eulera). Aby zachować współczynnik bezpieczeństwa 3:1, inżynierowie zajmujący się cylindrami nieznacznie zwiększają zewnętrzną średnicę tłoczyska lub ulepszają podstawowy stop ze standardowej stali węglowej na wysokowydajną stal mikrostopową (taką jak 42CrMo4 lub AISI 4140), zapewniając pełny nominalny udźwig bez ugięcia kolumny.
Aby zapewnić wieloletnią niezawodność inteligentnych cylindrów czujnikowych w sprzęcie komercyjnym:
Opracowujesz autonomiczne koparki nowej generacji, zrobotyzowane systemy odpadków komunalnych lub inteligentne narzędzia rolnicze wymagające sprzężenia zwrotnego skoku w zamkniętej pętli?
Współpracuj z wyspecjalizowanym działem inżynierii elektrohydraulicznej HCIC w Jinan. Zapewniamy pełną integrację niestandardowych czujników, certyfikowane modele 3D STEP CAD, fabrycznie skalibrowane przetworniki położenia i bezpośrednią dostawę kontenerów OEM w celu przyspieszenia komercjalizacji Twojej autonomicznej maszyny.