液壓油缸維護(hù)的惡夢(mèng)

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(guò)時(shí)的、昂貴的、低效的液壓系統(tǒng)。RISE?Robotics（美國(guó)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(gè)商業(yè)產(chǎn)品--包裝在Anthony Liftgate的Re-Gen Railtrac項(xiàng)目中的無(wú)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(dòng)力密度，而且非常堅(jiān)固、安全，總體上很適合其在各個(gè)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(lái)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(guò)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(wú)流體皮帶技術(shù)提供了一個(gè)實(shí)質(zhì)性的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。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(cè)性，同時(shí)也是環(huán)保的。縱觀競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)效率，它影響到從材料使用到運(yùn)行和擁有機(jī)器的運(yùn)營(yíng)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(yùn)行效率可能在 10% 到 40% 之間，而更復(fù)雜的電動(dòng)液壓執(zhí)行器的運(yùn)行效率在 50% 到 60% 之間。兩者都必須應(yīng)對(duì)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(duì)電機(jī)和齒輪箱損失，即可提供 70% 至 85% 的整個(gè)系統(tǒng)效率。

體積功率密度是另一個(gè)比較點(diǎn)。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(xiě)

特別是滾柱絲杠，在螺母和絲杠裝置中采用了一組滾動(dòng)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(shí)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(guò) 1,000 PSI 的壓力，同時(shí)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(zhǎng)，從而導(dǎo)致顯著的長(zhǎng)度增加因子。在液壓缸的情況下，缸本身只比沖程稍長(zhǎng)。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(zhǎng)度較長(zhǎng)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(gè)優(yōu)點(diǎn)是電機(jī)和泵可以遠(yuǎn)程定位，從而可以將管線路由到動(dòng)作。當(dāng)然，這樣做的缺點(diǎn)在于維護(hù)和通過(guò)軟管的壓力損失。

與液壓動(dòng)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(guò)較短的長(zhǎng)度輸送到更方便的皮帶動(dòng)力裝置位置，從而大大簡(jiǎn)化了包裝問(wèn)題。

此外，由于其設(shè)計(jì)，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(duì)臨界速度限制。該臨界速度取決于螺釘?shù)某叽纭㈤L(zhǎng)度以及將其安裝到固定點(diǎn)的塊的相對(duì)剛度。通常，螺桿的運(yùn)行速度不能超過(guò)該臨界速度的 70% 左右。因此，對(duì)于高速應(yīng)用，螺桿的凈行程通常被限制為一米或兩米長(zhǎng)。

在這種競(jìng)爭(zhēng)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(gè)需要考慮的領(lǐng)域。一個(gè)高沖擊事件就足以毀掉一個(gè)系統(tǒng)，在各種移動(dòng)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(zhǎng)應(yīng)對(duì)沖擊，因?yàn)樵诤掌澖佑|下沒(méi)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)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(huì)拉伸約 0.5%，類似于流體在加載和卸載時(shí)的表現(xiàn)。RISE?Cylinder 的直線驅(qū)動(dòng)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(gè)部分的防震和防震方法相結(jié)合時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)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(duì)金屬力學(xué)，當(dāng)在軸向壓縮過(guò)程中承受沖擊載荷時(shí)，可能會(huì)損壞軸承，并且一旦被壓扁，就無(wú)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(diǎn)蝕現(xiàn)象時(shí)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(guò)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(fèi)的事故。

滾珠絲杠示例

此外，通過(guò)在生產(chǎn)過(guò)程中使用最少的材料，RISE?Cylinder 是當(dāng)今市場(chǎng)上最輕的線性驅(qū)動(dòng)解決方案，并且由于其革命性技術(shù)浪費(fèi)最少的能源，它也是最高效的機(jī)器市場(chǎng)——這兩種區(qū)別都導(dǎo)致了顯著的財(cái)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(jìng)爭(zhēng)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(guò)傳統(tǒng)的液壓標(biāo)準(zhǔn)，并以其革命性的無(wú)流體皮帶系統(tǒng)贏得了投資者、工程團(tuán)隊(duì)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。