【摘要】： 壓電泵是利用壓電振子的振動(dòng)來改變腔體體積,并配合使用單向截止閥,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流體定向驅(qū)動(dòng)的新型微小泵。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外壓電流體泵研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出設(shè)計(jì)制作多腔串聯(lián)壓電泵,探討腔體數(shù)量對(duì)壓電泵輸出性能的影響規(guī)律。為充分利用壓電振子的振動(dòng)能量,提出雙作用壓電泵的設(shè)計(jì)理論,并設(shè)計(jì)制作雙作用式壓電泵。將壓電驅(qū)動(dòng)技術(shù)與液壓傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合,利用本文設(shè)計(jì)的壓電泵制作壓電液壓直線馬達(dá),從而產(chǎn)生直線精密運(yùn)動(dòng)。主要工作如下: 1.對(duì)泵用圓形壓電振子進(jìn)行理論建模,推導(dǎo)出其變形量與結(jié)構(gòu)尺寸之間的關(guān)系,根據(jù)需要選擇最佳尺寸的圓形壓電振子。建立圓形壓電振子性能的測(cè)試系統(tǒng),對(duì)其工作性能進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。 2.以單腔體有閥壓電泵的設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ),通過腔體串聯(lián)的方式設(shè)計(jì)多腔體壓電泵,并對(duì)其工作原理及工作方式進(jìn)行分析。試驗(yàn)測(cè)試多腔串聯(lián)壓電泵的輸出性能,測(cè)試結(jié)果表明,隨著串聯(lián)腔體數(shù)量的增加,泵的輸出壓力可以顯著提高,但對(duì)輸出流量的影響不大。 3.提出雙作用式壓電泵的設(shè)計(jì)理論,利用圓形雙晶片壓電振子的兩個(gè)側(cè)面同時(shí)進(jìn)行工作,并設(shè)計(jì)制作單腔體及雙腔串聯(lián)式雙作用壓電泵,試驗(yàn)測(cè)試表明雙作用壓電泵可以有效提高壓電泵的輸出性能。 4.結(jié)合液壓傳動(dòng)技術(shù),利用本文設(shè)計(jì)的三腔串聯(lián)壓電泵,設(shè)計(jì)制作壓電液壓直線馬達(dá),將壓電泵用于直線精密驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中;通過試驗(yàn)測(cè)試得出壓電液壓直線馬達(dá)的輸出性能與驅(qū)動(dòng)信號(hào)間的關(guān)系及其最大輸出功率,并與理論輸出性能進(jìn)行比較分析,得出其機(jī)械效率。
【圖文】：

壓電泵主要分為壓電超聲泵和壓電薄膜泵。其中壓電超聲泵是利用壓電振子產(chǎn)生的超聲波來實(shí)現(xiàn)流體的流動(dòng)(沿波的傳播方向)[4]；而壓電薄膜泵的工作原理則是利用壓電振子的機(jī)械變形，通過改變泵腔的容積來實(shí)現(xiàn)流體的定向流動(dòng)。目前絕大多數(shù)的壓電泵為壓電薄膜泵，壓電薄膜泵的工作原理如圖 1.2 所示，當(dāng)壓電振子向上彎曲時(shí)，泵腔體積增大，進(jìn)口閥片打開，出口閥片關(guān)閉，流體進(jìn)入泵腔內(nèi)，如圖（a）所示；當(dāng)壓電振子向下彎曲時(shí)，泵腔體積減小，進(jìn)口閥片關(guān)閉，出口閥片打開，，流體從出口流出，如圖（b）所示；壓電振子往復(fù)彎曲運(yùn)動(dòng)，不斷重復(fù)上述過程，流體從進(jìn)口流入，從出口流出，形成定向流動(dòng)。壓電振子壓電振子有閥壓電泵主動(dòng)閥壓電泵球形閥壓電泵整體開啟閥壓電泵晶片式主動(dòng)閥壓電泵疊堆式主動(dòng)閥壓電泵圖 1.1 壓電泵的分類電磁式主動(dòng)閥壓電泵

第 1 章 緒論1.2.1 國(guó)外壓電泵的研究現(xiàn)狀根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載，最早的壓電泵是日本學(xué)者樽崎哲二于1978年提出來的。同年，美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的W. J. Spenser等人發(fā)表了關(guān)于“電控壓電胰島素泵和閥”的文章[12]；1980年，美國(guó)Standord大學(xué)的J. G. Smits提出了壓電液體蠕動(dòng)泵[13]；1983年，荷蘭Twente大學(xué)提出利用硅微加工及薄膜技術(shù)研制微型壓電驅(qū)動(dòng)泵[14]。歷經(jīng)二十多年的發(fā)展，日本、美國(guó)、中國(guó)、荷蘭、瑞典、瑞士、英國(guó)、德國(guó)、新加坡、以色列等國(guó)家都在壓電泵的研制過程中提出了各具特色的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方式，為壓電泵的研制工作做出了各自的貢獻(xiàn)，以下是一些比較新的例子。2008 年 10 月英國(guó)克蘭菲爾德大學(xué)的 Meiling Zhu、Paul Kirby 以及德國(guó)慕尼黑Fraunhofer 可靠性和微集成研究所的 Martin Wacklerle 等人設(shè)計(jì)的復(fù)合材料微型泵[15]。如圖 1.3（a）所示，它由一個(gè)塑料泵體，一個(gè)金屬膜片，以及三個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的閥片組成，三片壓電陶瓷粘結(jié)在金屬薄膜上，形成三個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，金屬薄膜粘結(jié)在塑料泵體上，形成左側(cè)和右側(cè)的兩個(gè)閥座以及中間的泵腔，其外形結(jié)構(gòu)如圖 1.3（b）所示。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH38

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 吳迪;液體混合用多入口壓電泵的研究[D];吉林大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2673773