本文關鍵詞：基于超磁致伸縮高精度高頻微小泵的研究

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【摘要】：稀土超磁致伸縮材料(Giant Magnetostrictive Material,簡寫為GMM)是一種能高效地實現(xiàn)電(磁)-機械能轉(zhuǎn)換的新型材料,具有高轉(zhuǎn)換效率,快速響應,大輸出力等特點。現(xiàn)如今利用新興功能材料開發(fā)研制的微型器件也層出不窮,在液壓傳動與控制領域的快速發(fā)展中,超磁致伸縮材料也擔當了重要的角色,利用其研制的超磁致伸縮微小泵也將具有廣闊的應用前景。 本文以GMM材料的優(yōu)點及其應用現(xiàn)狀為基礎,進行了基于超磁致伸縮轉(zhuǎn)換器的高精度高頻微小泵的應用研究。針對GMM材料熱變形抑制以及微小泵油液泄漏等問題,探討了其轉(zhuǎn)換器的溫度補償裝置和微小泵泵腔密封性等結(jié)構的設計方法,并設計出新型復合溫控裝置以及柔性鉸鏈薄膜輸出裝置。為了減小微小泵泄漏,論文提出了柔性鉸鏈薄膜輸出的新思路,并對大柔度高精度柔性鉸鏈薄膜進行了具體設計,設計出一種復合型柔性鉸鏈薄膜；同時為了匹配GMM棒的驅(qū)動頻率,對柔性鉸鏈薄膜進行模態(tài)分析得出其一階振型固有頻率在388Hz左右。論文對微小泵的發(fā)熱機理進行了理論分析,并利用有限元分析軟件對無溫控和復合溫控下驅(qū)動器的溫度分布進行了仿真分析。仿真結(jié)果表明,在2h間歇性工作環(huán)境下,復合型溫控方法是很有效的,能保證GMM棒的溫度保持在44.5℃左右,而若不采取溫控措施的情況下,溫度會上升至75℃左右,有效地控制了GMM棒的溫度,使其同比下降了39%。論文以線性壓磁方程為基礎,建立了微小泵靜動態(tài)特性模型,利用AMESim軟件對系統(tǒng)進行仿真分析,分別探討了驅(qū)動頻率和驅(qū)動電流,對轉(zhuǎn)換器的輸出位移、輸出力大小、微小泵泵壓和輸出流量的影響,仿真結(jié)果表明,在1.5A,300Hz的工況下,超磁致伸縮驅(qū)動器的階躍上升時間為0.292ms,穩(wěn)態(tài)輸出位移為95.15μm,輸出力達1427N,輸出流量為1.86L/min,從而證實了超磁致伸縮轉(zhuǎn)換器具有響應速度快、輸出位移大以及輸出力大等特性。 綜上所述,與傳統(tǒng)的微小泵相比,在柔性鉸鏈密封腔和復合溫控下的微小泵具有更高的精度,可用于超精密加工、航空航天和生物醫(yī)學等領域。為今后超磁致伸縮器件的開發(fā)奠定了理論基礎,對于其設計和應用也具有重要意義。
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH38

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本文編號：1182874