EHA (Elektro-hydrostatisches Servosystem)

EHA (Elektro-hydraulisches Servosystem) — Produktfoto

EHA — Elektro-hydraulischer Stellantrieb

Der elektro-hydraulische Stellantrieb (EHA) ist ein hochintegriertes, intelligentes hydraulisches Antriebssystem, das Motorentechnologie, hydraulische Übertragung und Servosteuerung kombiniert. Er stellt einen wichtigen Trend in der Entwicklung von Hochleistungs- und intelligenten hydraulischen Lösungen dar. Der entscheidende Vorteil liegt darin, dass ein Servomotor direkt die Hydraulikpumpe antreibt, wodurch eine präzise Steuerung von Hubweg, Geschwindigkeit und Kraft des Aktuators ermöglicht wird.

1. Aufbau & Funktionsprinzip
1. Servomotor: Energiequelle, regelt präzise Drehzahl und Drehrichtung.
2. Bidirektionale Festpumpe: Wandelt die Motorrotation in hydraulischen Fluss um.
3. Hydraulikzylinder: Empfängt Fluid von der Pumpe, um mechanische Bewegung zu erzeugen.
4. Ventilgruppe (optional): Kann Sicherheits- und Nachfüllventile integrieren.
5. Sensoren: Erfassen Position, Druck und Kraftsignale.
6. Steuerung: Passt den Motorbetrieb in Echtzeit basierend auf Befehlen und Rückmeldungen an.
Funktionsprinzip: Die Steuerung vergleicht Sollvorgaben mit den Sensorrückmeldungen und passt kontinuierlich Drehzahl, Drehmoment und Drehrichtung des Motors an, um Durchflussmenge und Richtung der Pumpe zu steuern, wodurch eine präzise Aktorsteuerung erreicht wird.

2. Wichtige Merkmale
1. Hohe Effizienz: Volumetrische Drehzahlregelung ohne Drosselverluste; deutlich verbesserte Energienutzung; sehr geringer Bereitschaftsverbrauch.
2. Kompaktes Design: Entfällt externe Hydraulikstationen und komplexe Rohrleitungen, vereinfacht die Installation.
3. Hohe Zuverlässigkeit: Geschlossenes System mit weniger Leckagestellen und hoher Verschmutzungsresistenz.
4. Hochpräzise Steuerung: Direkter Servoantrieb ermöglicht schnelle Reaktion sowie genaue Position-, Geschwindigkeits- und Kraftregelung.
5. Geringes Geräuschniveau und einfache Wartung: Leiser Betrieb mit modularem Design für einfache Diagnose und Wartung.

typische Anwendungen
1. Luft- und Raumfahrt: Steuerflächen und Fahrwerksantriebe.
2. Industrieautomatisierung: Präzisionswerkzeugmaschinen, Spritzgussmaschinen, Roboterachsen.
3. Prüftechnik: Ermüdungsprüfstände, Materialprüfsysteme.
4. Erneuerbare Energien: Pitch-Systeme für Windkraftanlagen, Sonnennachführsysteme.

4. Anwendungsbeispiel
FAST (China Sky Eye): Das 500-Meter-Apertur-Sphärische Radioteleskop ist mit 2.225 von Uranus entwickelten EHA-Aktuatoren für die Reflektorverstellung und Fokussierung ausgestattet. Da die Aktuatoren an unterschiedlichen Positionen angebracht sind, erfordert jeder eine unabhängige Steuerung von Kraft, Geschwindigkeit und Hubweg. Dennoch ist eine strikte Synchronisation erforderlich, um den Reflektor sofort in eine ideale parabolische Fläche umzuformen. Das System bietet schnelle Reaktionsfähigkeit, millimetergenaue Präzision, langfristige Stabilität, Überlastschutz, Fehlertoleranz und hohe Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Störungen – was die hohe Empfindlichkeit und zuverlässige Langzeitoperation von FAST sicherstellt.

Uranus-EHA-Aktuatoren bestehen aus einem Schrittmotor, einer bidirektionalen Zahnradpumpe, einem servohydraulischen Zylinder, Sensoren, einer Ventilgruppe und einem Mikrocontroller und ermöglichen so eine präzise geschlossene Regelung. Seit ihrer Installation im Jahr 2013 befinden sie sich bis heute in stabilem Betrieb.

Prüfung der elektromagnetischen Störfestigkeit (EMI) von EHA-Aktuatoren

Foto des 500 Meter durchmessenden Radioteleskops der Nationalen Sternwarte von China

Uranus EHA-Hydraulikzylinder unterhalb des Radioteleskops der Nationalen Sternwarte von China installiert

Der renommierte Physiker und Nobelpreisträger Yang Zhenning besucht das FAST-Projekt (Chinas Himmelsauge)

1. Elektro-hydrostatischer Stellantrieb, Schubstange
Zylinderspezifikationen:
Bohrung: 80 mm | Kolbenstangendurchmesser: 45 mm | Hub: 170 mm
Betriebsdruck: 4 MPa | Prüfdruck: 30 MPa
Fluid: L-HV32
Antriebseinheit-Spezifikationen:
Betriebsdruck: 4 MPa | Pumpenvolumen: 1,6 cm³/Umdr.
Fluid: L-HV32 | Tankvolumen: 0,31 L

2. EHA Direktantrieb Elektro-Hydraulischer Aktuator
EHA Direktantrieb Elektro-Hydraulischer Aktuator
Zylinderspezifikationen:
Bohrung: 70 mm | Kolbenstangen-Durchmesser: 56 mm | Innendurchmesser Kolbenstange: 42 mm
Hub: 200 mm | Betriebsdruck: 7,5 MPa | Prüfdruck: 12 MPa
Nennschubkraft: 10 kN
Antriebseinheit-Spezifikationen:
Betriebsdruck: 7,5 MPa | Pumpenhubvolumen: 7 cm³/Umdr.
Fluid: Hydrauliköl | Tankvolumen: 1,3 L

3. EHA Einfachwirkender Digitaler Hubzylinder mit konstanter Geschwindigkeit
Zylinderspezifikationen:
Bohrung: 70 mm | Kolbenstangen-Durchmesser: 56 mm | Innendurchmesser Kolbenstange: 42 mm
Hub: 1000 mm | Betriebsdruck: 5 MPa | Prüfdruck: 10 MPa
Nennschubkraft: 6,8 kN
Antriebseinheit-Spezifikationen:
Arbeitsdruck: 5MPa | Pumpenhubraum: 7cc/rev
Fluid: Hydrauliköl | Tankvolumen: 0L | Motorleistung: 300W