Novel Concept for Electro-Hydrostatic Actuators for Motion Control of Hydraulic Manipulators

Abstract

Self-contained hydraulic cylinders have gained popularity in the recent years but have not been implemented for high power articulated hydraulic manipulators. This paper presents a novel concept for an electro-hydrostatic actuator applicable to large hydraulic manipulators. The actuator is designed and analyzed to comply with requirements such as load holding, overload handling, and differential flow compensation. The system is analyzed during four quadrant operation to investigate energy efficiency and regenerative capabilities. Numerical simulation is carried out using path control and 2DOF anti-swing of a hydraulic crane as a load case to illustrate a real world scenario. A comparison with traditional valve-controlled actuators is conducted, showing significantly improved efficiency and with similar dynamic response, as well as the possibility for regenerating energy.

Enabling Passive Load-Holding Function and System Pressures Control in a One-Motor-One-Pump Motor-Controlled Hydraulic Cylinder: Simulation Study

“…Besides counterbalance valves, two on/off electric valves can be used in MCCs for an active load-holding function without introducing any throttling losses [7,15]. While the normal-closed on/off electric valves can offer a load-holding function during loss of power supply, implementing loadholding functions during hose ruptures can pose challenges in a remotely installed MCC.…”

Electro-Hydraulic Variable-Speed Drive Networks—Idea, Perspectives, and Energy Saving Potentials

“…Considering drive and systems technology based on variable-speed displacement units, major focus has been placed on their application to differential cylinders for use in both industrial and mobile applications, with special emphasis on standalone cylinder drives, and the handling of the volume asymmetry in various ways. Here, developments encompassing single displacement unit drives [16][17][18][19][20][21][22][23], dual displacement unit drives [24][25][26][27][28][29] and even triple displacement unit drives [30][31][32], all utilizing a single electric motor have been considered. Furthermore, dual displacement unit drives with two motors have also been considered [33][34][35][36][37].…”

Improvement of the Lifting Mechanism of the Boom of the Manipulator of the Auto-Sorting Truck

“…Keywords: AUTO-SORTING TRUCK, HY-DRAULIC EQUIPMENT, RELIABILITY IM-PROVEMENT, DAMPING DEVICE. 1 Автор для ведения переписки 1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы Опыт эксплуатации лесных гидроманипуляторов автосортиментовозов показал, что из-за высоких динамичесеких нагрузок при низких температурах воздуха отказы рукавов высокого давления составляют 29,7-56%, а гидроцилиндров 14,0 -24,1%. При износе уплотнений уменьшается начальная амплитуда колебаний давления рабочей жидкости, а период колебаний увеличивается.…”

“…Помимо изучения влияния различных факторов на отдельные элементы технологического цикла проанализирован ряд работ в зарубежных журналах, в которых авторы опубликовали результаты исследований по разным аспектам автоматизации манипуляторов. Анализ литературных источников [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11] показал, что существует возможность повышения эффективности технологического процесса в виду рекуперации энергии в гидравлической системе стрелового оборудования автосортиментовоза. Исследований динамических и кинематических характеристик энергосберегающих устройств применительно к механизмам подъема лесных манипуляторов проведено недостаточно, поэтому дополнительные исследования с целью повышения надежности и долговечности эксплуатации гидравлических систем лесовозных автомобилей, а также снижения расхода топлива являются актуальными.…”

“…𝜎 Φ 𝑖−1(1) − Φ 𝑖−1(2) ; (14) давление PA -формулой 𝑃 𝐴 𝑖 = 𝑃 𝐴 1 + ∑ ∑ 𝐶 𝑖 𝑘 𝐶 𝑘−Зная значения 𝜑 𝑖 , 𝑝 𝑖 , 𝑝 𝐴 𝑖 , вычисленные на предыдущем шаге, можно вычислить их первые и вторые производные по приближенным формулам (4).7. Зная угол 𝜑 𝑖 , можно вычислить значение угла 𝛽 из формулы (3) и построить график зависимости 𝑠𝑖𝑛(𝛽) от угла поворота стрелы 𝜑 𝑖 (рис.…”