液壓油缸維護(hù)的惡夢

今天，許多公司正在努力創(chuàng)造新技術(shù)，旨在取代重型機(jī)械中過時的、昂貴的、低效的液壓系統(tǒng)。RISE?Robotics（美國瑞思機(jī)器人技術(shù)公司）就是這些公司之一。

隨著他們的第一個商業(yè)產(chǎn)品--包裝在Anthony Liftgate的Re-Gen Railtrac項目中的無液壓的成功應(yīng)用，RISE?正在迅速地使自己脫穎而出，并證明他們是真正的液壓油缸替代品，"滿足了液壓應(yīng)用中的所有要求"。

現(xiàn)代液壓系統(tǒng)不僅具有令人難以置信的動力密度，而且非常堅固、安全，總體上很適合其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。雖然少數(shù)現(xiàn)有的非液壓技術(shù)可能看起來符合要求，但它們都被證明存在不足、應(yīng)用的限制和使用過程中的安全隱患。

傳統(tǒng)的集成商使用液壓缸和其他現(xiàn)代有效的替代品，如符合要求的齒條和小齒輪、滾珠絲杠和滾柱絲杠。 與這些技術(shù)相比，瑞思機(jī)器人革命性的無流體皮帶技術(shù)提供了一個實質(zhì)性的競爭優(yōu)勢。它表現(xiàn)出卓越的性能、可靠性、耐用性、成本效益、安全性和可預(yù)測性，同時也是環(huán)保的?？v觀競爭性技術(shù)領(lǐng)域，強(qiáng)調(diào)了所有這些。

這些不同技術(shù)之間比較的核心在于線性驅(qū)動效率，它影響到從材料使用到運行和擁有機(jī)器的運營成本以及機(jī)器本身的資本成本等一切。

當(dāng)前集中式液壓系統(tǒng)的運行效率可能在 10% 到 40% 之間，而更復(fù)雜的電動液壓執(zhí)行器的運行效率在 50% 到 60% 之間。兩者都必須應(yīng)對各種電機(jī)損失、泵損失、小閥門和軟管損失，以及由于溫度和油粘度而與端口相關(guān)的損失。

RISE?Cylinder 只需應(yīng)對電機(jī)和齒輪箱損失，即可提供 70% 至 85% 的整個系統(tǒng)效率。

體積功率密度是另一個比較點。雖然液壓系統(tǒng)的體積功率密度是首屈一指的，但 RISE? 技術(shù)在質(zhì)量功率密度方面要優(yōu)越得多。

滾柱絲杠螺母的特寫

特別是滾柱絲杠，在螺母和絲杠裝置中采用了一組滾動螺紋接觸機(jī)制。由于滾柱絲杠上的大量接觸面，這些設(shè)備可以實現(xiàn)高負(fù)載密度。RISE? 技術(shù)所基于的皮帶可以在皮帶和皮帶輪之間施加超過 1,000 PSI 的壓力，同時允許高負(fù)載密度。

盡管體積功率密度水平相當(dāng)，但滾柱絲杠的不足之處在于用于在旋轉(zhuǎn)絲杠元件兩側(cè)形成塊的螺母布置和支撐軸承通常非常長，從而導(dǎo)致顯著的長度增加因子。在液壓缸的情況下，缸本身只比沖程稍長。雖然它不像液壓缸那么緊湊，但 RISE?Cylinder 非常接近。

除了螺桿技術(shù)自然長度較長外，還必須考慮電機(jī)和齒輪箱，這使得包裝更加困難。液壓系統(tǒng)的一個優(yōu)點是電機(jī)和泵可以遠(yuǎn)程定位，從而可以將管線路由到動作。當(dāng)然，這樣做的缺點在于維護(hù)和通過軟管的壓力損失。

與液壓動力裝置一樣，瑞思機(jī)器人系統(tǒng)可以將皮帶從直線裝置穿過較短的長度輸送到更方便的皮帶動力裝置位置，從而大大簡化了包裝問題。

此外，由于其設(shè)計，液壓缸和 RISE? 氣缸不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且易于擴(kuò)展，并且能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎任何可以想象的行程。相比之下，滾珠絲杠和滾柱絲杠系統(tǒng)都必須應(yīng)對臨界速度限制。該臨界速度取決于螺釘?shù)某叽纭㈤L度以及將其安裝到固定點的塊的相對剛度。通常，螺桿的運行速度不能超過該臨界速度的 70% 左右。因此，對于高速應(yīng)用，螺桿的凈行程通常被限制為一米或兩米長。

在這種競爭激烈的技術(shù)環(huán)境中，沖擊耐受性和側(cè)面沖擊耐受性是另外兩個需要考慮的領(lǐng)域。一個高沖擊事件就足以毀掉一個系統(tǒng)，在各種移動液壓應(yīng)用中使用油缸幾乎是不可能避免的。

眾所周知，液壓系統(tǒng)擅長應(yīng)對沖擊，因為在赫茲接觸下沒有金屬表面由于直接的軸向沖擊而被加載。RISE?Robotics 的 RISE?Cylinder 還能夠在其競爭優(yōu)勢列表中增加沖擊耐受性和側(cè)面沖擊耐受性。

RISE?Cylinder 使用具有一定彈性的皮帶，允許它們進(jìn)行少量的給予和索取。在滿載情況下，皮帶通常會拉伸約 0.5%，類似于流體在加載和卸載時的表現(xiàn)。RISE?Cylinder 的直線驅(qū)動器具有相似水平的固有沖擊耐受性。當(dāng)與直接應(yīng)用于皮帶各個部分的防震和防震方法相結(jié)合時，就會出現(xiàn)一個相當(dāng)有彈性的系統(tǒng)。

赫茲應(yīng)力可視化

另一方面，螺桿系統(tǒng)使用直接赫茲應(yīng)力對金屬力學(xué)，當(dāng)在軸向壓縮過程中承受沖擊載荷時，可能會損壞軸承，并且一旦被壓扁，就無法再使用。

（赫茲應(yīng)力指的是用于判斷金屬表面接觸疲勞強(qiáng)度的指標(biāo)是接觸疲勞極限σHlim，即在規(guī)定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)下材料不發(fā)生點蝕現(xiàn)象時的極限應(yīng)力。）

最后但同樣重要的是，RISE? 技術(shù)及其液壓替代品在環(huán)境影響方面大放異彩。通過完全摒棄液壓油并依靠固態(tài)組件，RISE?Cylinder 消除了破壞環(huán)境和浪費的事故。

滾珠絲杠示例

此外，通過在生產(chǎn)過程中使用最少的材料，RISE?Cylinder 是當(dāng)今市場上最輕的線性驅(qū)動解決方案，并且由于其革命性技術(shù)浪費最少的能源，它也是最高效的機(jī)器市場——這兩種區(qū)別都導(dǎo)致了顯著的財務(wù)和環(huán)境節(jié)約。

憑借其技術(shù)中令人印象深刻的產(chǎn)品功能列表，RISE?Robotics 正在使競爭格局充滿活力，并重新定義線性執(zhí)行器可以為重型機(jī)械做些什么。RISE? 技術(shù)已被證明能夠達(dá)到或超過傳統(tǒng)的液壓標(biāo)準(zhǔn)，并以其革命性的無流體皮帶系統(tǒng)贏得了投資者、工程團(tuán)隊和潛在合作伙伴的關(guān)注，該系統(tǒng)可以超越、超越和超越競爭對手。