압전-하이브리드 구동장치는 광범위한 전망을 가진 새로운 유압펌프 구동기이다. 기존의 유압펌프와 비교하면 압전-하이브리드 구동장치는 간단한 구조, 소형화, 경량화, 저전력을 가진 장점을 가지고 있다. 그러나 반대로 작은 구동력으로 인해 실제 응용에 이용하기 어렵다. 싱글-압전펌프에 생성된 최대 구동력은 전원파워 및 압전 재료의 한계로 더 이상 높은 구동력을 얻을수 없게 되였다. 때문에 현재 연구자들은 멀티-압전펌프 개발에 활발히 연구하고 있다. 본 연구에서는 구동기의 최대 구동력을 증가시키기 위해 더블-압전펌프 유압 실린더 하이브리드 구동기의 설계, 제조 시험하였다. 설계 보인트로 연결방식, 구동방법 등 설계인자를 고려해 더 높은 수준의 성능을 달성하기 위해 더블 압전펌프-유압 실린더 하이브리드 구동기를 연구하였다. 두 가지 완전 성능을 가진 압전펌프로 가정으로 도출한 이론계산을 통해 총 세가지 더블 압전펌프-유압 실린더 하이브리드 구동기 설계를 도출하였다. 연결 방식 구현을 위하여 압전 펌프와 구동기 사이에 수동 밸브를 설치하여 유동의 흐름을 제어하였으며 구동 방식은 ...
압전-하이브리드 구동장치는 광범위한 전망을 가진 새로운 유압펌프 구동기이다. 기존의 유압펌프와 비교하면 압전-하이브리드 구동장치는 간단한 구조, 소형화, 경량화, 저전력을 가진 장점을 가지고 있다. 그러나 반대로 작은 구동력으로 인해 실제 응용에 이용하기 어렵다. 싱글-압전펌프에 생성된 최대 구동력은 전원파워 및 압전 재료의 한계로 더 이상 높은 구동력을 얻을수 없게 되였다. 때문에 현재 연구자들은 멀티-압전펌프 개발에 활발히 연구하고 있다. 본 연구에서는 구동기의 최대 구동력을 증가시키기 위해 더블-압전펌프 유압 실린더 하이브리드 구동기의 설계, 제조 시험하였다. 설계 보인트로 연결방식, 구동방법 등 설계인자를 고려해 더 높은 수준의 성능을 달성하기 위해 더블 압전펌프-유압 실린더 하이브리드 구동기를 연구하였다. 두 가지 완전 성능을 가진 압전펌프로 가정으로 도출한 이론계산을 통해 총 세가지 더블 압전펌프-유압 실린더 하이브리드 구동기 설계를 도출하였다. 연결 방식 구현을 위하여 압전 펌프와 구동기 사이에 수동 밸브를 설치하여 유동의 흐름을 제어하였으며 구동 방식은 LabVIEW 프로그램에서 출력되는 파형을 사용하여 구현하였다. 또한 위상차, 전압 제어, 실린더 위치제어도 LabVIEW 프로그램으로 실현 하였다. 실험 결과 교차구동-직렬연결 실린더 Φ 30mm인 설계인 구동 주파수 250Hz에서 최대 구동력 4615N이 측정되었고 교차구동-직렬연결 실린더Φ21mm인 설계인 구동 주파수 300Hz에서 최대 구동 속도 68.3mm/s이 측정되었다. 또한 Ansys 소프트웨어를 사용하여 유체-고체 상호 작용 분석을 통해 실험 결과와 비교 확인하였다. 이 결과 더블 압전펌프-유압 실린더 하이브리드 구동기의 성능은 기계 및 항공 우주 응용 프로그램에 최소 요구 사항을 충족시킬수 있다는 것을 확인하였다.
압전-하이브리드 구동장치는 광범위한 전망을 가진 새로운 유압펌프 구동기이다. 기존의 유압펌프와 비교하면 압전-하이브리드 구동장치는 간단한 구조, 소형화, 경량화, 저전력을 가진 장점을 가지고 있다. 그러나 반대로 작은 구동력으로 인해 실제 응용에 이용하기 어렵다. 싱글-압전펌프에 생성된 최대 구동력은 전원파워 및 압전 재료의 한계로 더 이상 높은 구동력을 얻을수 없게 되였다. 때문에 현재 연구자들은 멀티-압전펌프 개발에 활발히 연구하고 있다. 본 연구에서는 구동기의 최대 구동력을 증가시키기 위해 더블-압전펌프 유압 실린더 하이브리드 구동기의 설계, 제조 시험하였다. 설계 보인트로 연결방식, 구동방법 등 설계인자를 고려해 더 높은 수준의 성능을 달성하기 위해 더블 압전펌프-유압 실린더 하이브리드 구동기를 연구하였다. 두 가지 완전 성능을 가진 압전펌프로 가정으로 도출한 이론계산을 통해 총 세가지 더블 압전펌프-유압 실린더 하이브리드 구동기 설계를 도출하였다. 연결 방식 구현을 위하여 압전 펌프와 구동기 사이에 수동 밸브를 설치하여 유동의 흐름을 제어하였으며 구동 방식은 LabVIEW 프로그램에서 출력되는 파형을 사용하여 구현하였다. 또한 위상차, 전압 제어, 실린더 위치제어도 LabVIEW 프로그램으로 실현 하였다. 실험 결과 교차구동-직렬연결 실린더 Φ 30mm인 설계인 구동 주파수 250Hz에서 최대 구동력 4615N이 측정되었고 교차구동-직렬연결 실린더Φ21mm인 설계인 구동 주파수 300Hz에서 최대 구동 속도 68.3mm/s이 측정되었다. 또한 Ansys 소프트웨어를 사용하여 유체-고체 상호 작용 분석을 통해 실험 결과와 비교 확인하였다. 이 결과 더블 압전펌프-유압 실린더 하이브리드 구동기의 성능은 기계 및 항공 우주 응용 프로그램에 최소 요구 사항을 충족시킬수 있다는 것을 확인하였다.
The piezoelectric hybrid actuator is a new piezoelectric actuator with broad prospects for development. Compared with the traditional hydraulic pump, the piezoelectric hybrid actuator is characterized by a simple structure, small size, light weight, and low power. However, it has a well-known weakne...
The piezoelectric hybrid actuator is a new piezoelectric actuator with broad prospects for development. Compared with the traditional hydraulic pump, the piezoelectric hybrid actuator is characterized by a simple structure, small size, light weight, and low power. However, it has a well-known weakness: It produces only a small actuation force and then cannot be used in real applications. Because the maximum force produced by a one-piezoelectric pump design cannot be increased much due to limitations in the power supply and piezoelectric materials, researchers have moved to the use of multiple piezoelectric pumps. In this research, a double piezoelectric pump-hydraulic cylinder hybrid actuator was designed, manufactured and tested in order to increase the actuation force. Key design factors such as the connection method and driving method were investigated to realize the double piezoelectric pump design and achieve a high level of performance. Three kinds of double piezoelectric pump-hydraulic cylinder hybrid actuator designs were selected by a theoretical approach and implemented using two identical piezoelectric pumps. A manual valve system was installed for switching the connection method (series and parallel modes). The driving method, phase or voltage, cylinder position were controlled by a LabVIEW program. The maximum blocking force of 4615N was measured at 250 Hz for cross driving the series connection and Φ 30 mm cylinder. The maximum velocity of 68.3 mm/s was measured at 300 Hz for cross driving the series connection and Φ 21mm cylinder. Fluid structural interaction analysis using Ansys software confirmed the experimental results. The performance of double piezoelectric pump-hydraulic hybrid actuator meets the minimum requirements for mechanical and aerospace actuator applications.
The piezoelectric hybrid actuator is a new piezoelectric actuator with broad prospects for development. Compared with the traditional hydraulic pump, the piezoelectric hybrid actuator is characterized by a simple structure, small size, light weight, and low power. However, it has a well-known weakness: It produces only a small actuation force and then cannot be used in real applications. Because the maximum force produced by a one-piezoelectric pump design cannot be increased much due to limitations in the power supply and piezoelectric materials, researchers have moved to the use of multiple piezoelectric pumps. In this research, a double piezoelectric pump-hydraulic cylinder hybrid actuator was designed, manufactured and tested in order to increase the actuation force. Key design factors such as the connection method and driving method were investigated to realize the double piezoelectric pump design and achieve a high level of performance. Three kinds of double piezoelectric pump-hydraulic cylinder hybrid actuator designs were selected by a theoretical approach and implemented using two identical piezoelectric pumps. A manual valve system was installed for switching the connection method (series and parallel modes). The driving method, phase or voltage, cylinder position were controlled by a LabVIEW program. The maximum blocking force of 4615N was measured at 250 Hz for cross driving the series connection and Φ 30 mm cylinder. The maximum velocity of 68.3 mm/s was measured at 300 Hz for cross driving the series connection and Φ 21mm cylinder. Fluid structural interaction analysis using Ansys software confirmed the experimental results. The performance of double piezoelectric pump-hydraulic hybrid actuator meets the minimum requirements for mechanical and aerospace actuator applications.
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