德国亚琛工大流技所的科研现状简介

德国亚琛工大流技所的科研现状简介

德国亚琛工大流技所的科研现状简介

2003-08

张海平

张海平

A brief Introduction to Research Projects of IFAS in TH Aachen Germany

Zhang Haiping

(德国美因兹 蔡勒公司ZOELLER-KIPPER GmbH) 摘要：文章概述了德国亚琛工大流技所当前的科研现状

摘要：

关键词：流体技术；国外科研；综述

关键词：

2003年8月15日，德国亚琛工大流体技术传动和控制研究所(Institut fuer fluidtechnische Antriebe und Steuerungen，以下简称流技所)举行了一年一度的科研成果汇报和仲夏节派对，并为现任所长穆任霍夫(H. Murrenhoff) 教授50岁生日祝寿，笔者应邀参加。现将该所科研现状简报如下。

流技所2002年研究经费268万欧元(约合人民币2400万元)，其中21%来自与企业界的双向科研合作合同，28%来自州政府的教育拨款，51%来自各类与各类政府部门，基金会的科研合同。研究所现有各类管理人员、实验室工作人员、技师等共19人，博士生22人，做课程设计与毕业论文的硕士生及硕士毕业生75人。现有试验厅1250平方米，约40个试验台，另有可控温度-70至+70摄氏度、湿度至95%，4.75 米x 3.5米x3米的可移动控温室，配有3维接触仪、圆度仪、微硬度测量仪和反射式显微镜的表面测量室，吸音室，液体试验室，等等。研究领域涵盖车辆液压、工业自动化、医疗技术、环保技术、机械手技术、制造技术和固定液压，分为五个研究组。

“摩擦学和流体分析

摩擦学和流体分析””研究组研究液压元件、液体和系统在传递能量过程中由于承载和污染引起的变化。研究组当前优先开发那些在短期内能提供实际结果的测试方法。流技所在此领

域的早期参与和多年经验对今天可供使用的有利于环保的液压介质的高性能作出了重要贡献。除了对流体和摩擦系统的机理试验外还研究特殊介质，例如电滞液(Elektrorheologische Fluessigkeit，又译为电流变流体)。今后对液压介质的开发将不仅注重多功能而且也利于环保。流技所在压力介质和磨损机理方面的经验现在将用于创造全新的摩擦系统和从试验过程到运转特性的开发中。研究重点：

替代液压介质方面：

- 新型液压介质在液压里的应用领域；

- 老化特性和应用极限测试；

- 优化介质配方；

- 污染 。

摩擦系统的模型表述方面：

- 试验新型的复合材料系统；

- 摩擦和磨损过程的再现；

- 材料和流体的交互作用。

接近实用的试验方法方面：

- 针对目标地开发液压介质；

- 提高通用性：

- 广谱测试。

当前正在进行的研究项目：

- 环境可承受的中间产物的老化特性；

- 植物油近似实际的试用和状况监控 (通过测量流体经过节流孔的压差判定黏度，从而判定油液的老化程度)；

- 液压缸镀层和表面激光处理，以降低摩擦和磨损；

- 生物性传动介质和润滑剂进入市场项目的科学伴随研究；

- 密封技术：密封变形可视化，测量与仿真密封间隙的压力分布，设计用于合成酯、可改善液压缸低速爬行特性的密封。

泵和马达技术””研究组从事液压排量机构的研究和开发，重点是改善其环境可承受性、“泵和马达技术

元件特性及为特殊应用开发新元件，同时也开发排量机构的CAD工具。今后重要的开发目标是应用新材料和表面镀层，通过改进摩擦系统和液体的交互作用以改善环境可承受性。通过计算排量机构的噪声研究降低噪声的结构性措施。不断扩充CAD软件，例如效率计算，使预测运行参数得以可能。研究重点：

元件开发方面：

- 效率测试；

- 通过试验进一步改善排量机构的滑动接触；

- 表面镀层对元件特性的影响；

- 构造一个用于水液压的传动器；

- 为工件夹紧系统开发微型液压元件。

噪声和脉动方面：

- 空气噪声测量；

- 传动振动测量和计算；

- 模型分析；

- 通过改进结构降低固体噪声；

- 通过改进控制器降低流体噪声。

CAD方面：

- 开发泵和马达用的布局软件；

- 控制过程仿真；

- 排量机构中液压量、机械学和摩擦学的计算。

当前正在进行的研究项目：

- 降低噪声和脉动；

- 液压排量机构对环境可承受的基础系统适应；

- 排量机构仿真；

- 通过模型分析降低液压排量机构的噪声。

(Mechatronic)””研究组研究开发优化流体技术的阀、阀推动器和传感阀技术和机电子(Mechatronic)

“阀技术和机电子

(Mechatronic)

器。这里的机电子系统指的是其中机械、电子、包括信息技术的元件达到高度集成化的系统。在开发机电子系统时要考虑机械结构、传感器和阀推动器及数字信息过程的最佳组配。从总体上来说，流体技术元件是当前最常见的机电子系统，特别是比例阀和伺服阀，其中机械元件、阀推动器、传感器和电子调节器集合在一起，成为标准技术已有多年，现在由于要求提高和出现新型阀推动器，例如压电陶瓷，成为极富挑战性的机电子系统。阀技术方面进一步开发的主要目标为构造高动态的阀推动器和传感器，及其在流体技术系统的应用。同时伴随的还有与环境保护有关的任务，例如降低阀的驱动功率，减少噪声，避免泄漏等。研究重点：

阀技术方面：

- 改善开关阀和调节阀的静态和动态传递特性；

- 降低阀的驱动功率；

- 开发高动态比例阀和伺服阀。

流体力学方面：

- 以补偿液动力和降低压力损失为目标的阀内部三维流线仿真CFD(Computational Fluid Dynamics计算流体动力学) ，液动力从-25N(关闭向)改善为5N(开启向)；