Коллектор гидравлического управления это сложные узлы, в которых множество труб соединяются и пересекаются. Традиционно производители обрабатывают и просверливают поперечные сечения коллекторов гидравлического управления. Однако из-за ограничений на угловую обработку этот метод не позволяет наиболее эффективно оптимизировать эффективность использования жидкости. Кроме того, для регулировки расхода часто требуется установка заглушек внутри каналов, что создает проблемы с обеспечением постоянной точности обработки.
Компания 3D Science Valley уже представляла решение ZhuoYi по оптимизации гидравлических блоков, и теперь, на основе гидравлического блока, который был однажды уменьшен на половину объема материала, ZhuoYi оптимизировала его до самого конца, и на этот раз снова уменьшила на половину объема материала...
Прежде чем начать новую историю, давайте вместе рассмотрим, как мы первоначально оптимизировали гидравлический управляющий коллектор.
На изображении ниже показана конструкция, в которой мы обработали поперечные отверстия для установки клеммных заглушек в секции жидкостного блока, с вертикальным перекрестием под углом 90 градусов внутри канала для жидкости и изгибом под углом 90 градусов в направлении жидкости.
Анализ VFD показал, что в одних зонах поток будет слабым, а в других - турбулентным. Для дополнительной регулировки потока необходимо использовать внутренние заглушки, но это усложняет конструкцию и не устраняет необходимость прохождения жидкости через резкие изгибы. С точки зрения гидродинамики конструкция традиционно обрабатываемых гидравлических интегрированных блоков имела значительный потенциал для улучшения, но в то время у нас не было гибкости, которую предлагает технология 3D-печати.
Технология аддитивного производства с использованием селективного лазерного плавления, которая послойно расплавляет металлический порошок для изготовления изделий, позволяет нам предварительно оптимизировать конструкцию каналов потока жидкости, уменьшая при этом излишний вес корпуса клапана.
Шаг 1: Извлечение траекторий движения жидкости
В отличие от традиционной обработки, которая начинается с цельного металлического блока, при этом удаляется часть конструкции, через которую не проходят жидкости, а сверлятся отверстия для обработки. Оставляются трубы и функциональные коллекторы, через которые будет проходить жидкость. Справа показан окончательный вариант конструкции.
Шаг 2: Оптимизация формы потока
Теперь мы начинаем сокращать и упрощать путь потока жидкости без ограничений, накладываемых конструкциями поперечного бурения, стремясь снизить турбулентность путем замены острых углов на закругленные изгибы в конструкции. На изображении показана концепция пути потока, которая определяет разделение потока и застойные зоны.
Шаг 3: Определите толщину стенок и несущую конструкцию
После оптимизации траектории движения жидкости необходимо определить толщину стенок и опорную конструкцию, чтобы рассчитать и проанализировать гидродинамическое давление с помощью модели напряжений анализа методом конечных элементов (FEA).
Наконец, опорная конструкция выступает в роли строительных лесов, удерживающих компоненты вместе, и служит опорой и якорем в процессе сборки.
Этот замечательный пример не только снижает вес блока гидравлических клапанов на 50 процентов, но и повышает эффективность потока жидкости, избавляет от необходимости дальнейшей сборки и улучшает эксплуатационные характеристики и стабильность корпуса клапана.
Во второй итерации проектирования мы учли, что блоки клапанов используются последовательно, и если какой-либо блок сломается, их нужно будет разбирать и ремонтировать по отдельности. Поэтому мы позаботились о том, чтобы эти блоки были легко съемными. Еще одним соображением было повышение жесткости детали для предотвращения дребезга блоков в процессе обработки, поэтому во второй итерации проектирования мы изменили материал с алюминия на нержавеющую сталь.
Вторая итерация позволила сократить объем материала на 79%. Сокращение времени аддитивного производства было значительным, поскольку оно в значительной степени зависело от количества материала, который нужно было расплавить. Экономия происходила из двух источников: повышение эффективности использования материала и сокращение времени и затрат на обработку.
Кроме того, мы значительно улучшили характеристики гидравлического управляющего коллектора, добившись 60-процентного увеличения эффективности потока, обеспечив при этом совместимость с существующими конструкциями. Мы также значительно снизили вероятность выхода из строя гидравлического управляющего коллектора за счет использования более прочных материалов.
Связаться с Zhuo Yi Control Technology для новейших технологий производства!
