本文關鍵詞：基于GMM驅動器的三柱塞高頻微小泵的基礎研究

  更多相關文章： GMA 三柱塞高頻微小泵 結構設計 AMESim 仿真分析

【摘要】：在液壓傳動及控制領域中,稀土超磁致伸縮材料(Giant Magnetostrictive Material,簡寫為GMM)以其頻響高、輸出力大、帶載能力強的特點,在被發(fā)現(xiàn)之后立刻吸引了各國學者的研究,并將其作為驅動元件應用于液壓領域；通過其可以直接把電能轉變成機械能,能夠很好的解決傳統(tǒng)泵效率低、輸出流量大、易損件壽命低、沖擊噪聲大等弊端,在流體傳動領域具有廣泛的研究意義。 本文在超磁致伸縮材料優(yōu)良特點的基礎上,設計了一種以超磁致伸縮轉換器(Giant Magnetostrictive Actuator, GMA)為動力元件的三柱塞腔式微小泵。通過理論分析超磁致伸縮驅動器,搭建其靜態(tài)、動態(tài)數(shù)學模型及AMESim建模仿真,得出的仿真結果顯示GMA的階躍上升時間只有0.197ms,輸出力達到1467N,位移輸出為96.55μm,通過分析可知本文設計的GMA響應速度非�？�,位移和力的輸出大,完全能滿足高頻微小泵對驅動元件的設計要求。在本文設計的GMA的基礎上,以提高微小泵的響應速度和自吸能力為目的,提出了基于GMM驅動器的三柱塞高頻微小泵。 通過理論分析、有限元分析、AMESim建模仿真等方法綜合分析和研究了三柱塞高頻微小泵的總體結構、數(shù)學模型、液力端結構以及各項參數(shù),得出了影響其工作性能的主要因素；利用ANSYS軟件對GMA的激勵磁場進行有限元分析,確定了最合理的磁回路材料和搭配間隙,優(yōu)化了整個磁回路結構；通過分析研究結果可知：設置合理的驅動頻率、阻尼系數(shù)、負載壓力和等效質量都可以提高三柱塞高頻微小泵的輸出流量。在300Hz的驅動頻率下,基于GMM驅動器的三柱塞高頻微小泵的穩(wěn)態(tài)輸出流量為1.035L/min、階躍響應上升時間為0.297ms、穩(wěn)態(tài)調整時間Ts=1.45ms,泵腔內外最大壓強差為1.958Mpa,自吸高度可達2.835m。 由上述可知,本文設計的基于GMM驅動器的三柱塞高頻微小泵具有響應速度快、自吸能力強、流量輸出穩(wěn)定等優(yōu)點,能夠滿足流量精密控制和無須提前灌泵等工作要求,可應用在國防、醫(yī)療、農林等領域。
【關鍵詞】：GMA 三柱塞高頻微小泵 結構設計 AMESim 仿真分析
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH137.51
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-28
• 1.1 液壓泵的發(fā)展和研究現(xiàn)狀14-20
• 1.1.1 微型泵的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.1.2 微型泵的發(fā)展趨勢19-20
• 1.2 超磁致伸縮材料概述20-21
• 1.2.1 超磁致伸縮材料發(fā)展現(xiàn)狀20
• 1.2.2 超磁致伸縮材料的特點20-21
• 1.3 超磁致伸縮材料工程應用研究現(xiàn)狀21-25
• 1.3.1 國外應用研究現(xiàn)狀21-24
• 1.3.2 國內研究開發(fā)現(xiàn)狀24-25
• 1.4 課題研究意義及研究內容25-28
• 1.4.1 課題研究意義25
• 1.4.2 課題研究難點25-26
• 1.4.3 課題研究內容安排26-28
• 2 超磁致伸縮三柱塞微小泵的結構設計28-44
• 2.1 超磁致伸縮微小泵的基本結構和工作機理28-29
• 2.1.1 超磁致伸縮微小泵的總體結構28-29
• 2.1.2 超磁致伸縮微小泵的工作機理29
• 2.2 GMM微小泵的結構設計29-42
• 2.2.1 設計準則29-30
• 2.2.2 GMM棒的設計30-33
• 2.2.3 預壓力結構設計33-34
• 2.2.4 線圈的設計34-39
• 2.2.5 其他結構設計39-40
• 2.2.6 總體結構設計40-42
• 2.3 本章小結42-44
• 3 GMM高頻微小泵液力端的設計與優(yōu)化44-58
• 3.1 液壓缸的結構設計與性能分析44-48
• 3.1.1 液壓缸的分類及基本型式的確定44-45
• 3.1.2 液壓缸的長度45-47
• 3.1.3 泵的吸入能力47-48
• 3.2 柱塞副參數(shù)的確定和強度校核48-50
• 3.2.1 缸孔的設計及缸體的強度校核48-49
• 3.2.2 三柱塞圓盤的設計及強度校核49-50
• 3.3 配流方式的設計50-52
• 3.4 關鍵零部件的有限元分析52-57
• 3.4.1 三柱塞圓盤靜力學分析52-54
• 3.4.2 整流盤的靜力學分析54-57
• 3.5 本章小結57-58
• 4 GMM驅動器及磁路結構的建模與分析58-78
• 4.1 GMM驅動器的數(shù)學模型58-62
• 4.1.1 靜態(tài)模型58-60
• 4.1.2 GMM驅動器的動態(tài)模型60-62
• 4.2 磁路設計與優(yōu)化62-68
• 4.2.1 磁回路結構62-63
• 4.2.2 電磁場有限元分析基礎63-64
• 4.2.3 磁場的建模與分析64-68
• 4.3 GMM驅動器的建模與仿真68-76
• 4.3.1 GMM驅動器的建模68-69
• 4.3.2 GMM驅動器的仿真結果及分析69-76
• 4.4 本章小結76-78
• 5 GMM微小泵的輸出特性研究78-92
• 5.1 GMM微小泵流量輸出的靜態(tài)模型78
• 5.2 GMM微小泵的動態(tài)模型78-81
• 5.3 GMM微小泵的建模與仿真分析81-88
• 5.3.1 GMM微小泵的建模81-82
• 5.3.2 GMM微小泵的仿真結果及分析82-84
• 5.3.3 影響微小泵輸出流量的因素分析84-88
• 5.4 泵腔壓力與自吸能力的分析88-91
• 5.5 本章小結91-92
• 6 結論與展望92-94
• 6.1 結論92-93
• 6.2 展望93-94
• 參考文獻94-100
• 致謝100-102
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果102

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙海濤;何忠波;李中偉;;超磁致伸縮驅動器磁路優(yōu)化設計[J];兵器材料科學與工程;2008年05期

2 王傳禮;丁凡;;伺服閥用超磁致伸縮轉換器驅動磁場的數(shù)值計算[J];兵工學報;2007年09期

3 夏春林,丁凡,路甬祥;超磁致伸縮材料驅動器實驗研究[J];電工技術學報;1999年04期

4 鄔義杰,劉楚輝;超磁致伸縮驅動器設計準則的建立[J];工程設計學報;2004年04期

5 闞君武,楊志剛,程光明;壓電泵的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];光學精密工程;2002年06期

6 彭惠民;;基于磁致伸縮材料的振動發(fā)電技術[J];電世界;2013年10期

7 鄭堤,李國平,潘曉彬;壓電陶瓷泵研究[J];機床與液壓;2003年01期

8 任智惠;泵行業(yè)技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];機電產(chǎn)品市場;2004年09期

9 陳小梅;;我國液壓技術的發(fā)展動態(tài)[J];機電技術;2011年03期

10 李擴社,徐靜,張深根;稀土超磁致伸縮材料進展[J];金屬功能材料;2003年06期

，

本文編號：651580