【摘要】： 在多振子壓電泵中,雙振子壓電泵是結(jié)構(gòu)最簡單的形式。分析雙振子驅(qū)動形式對泵性能的影響,優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸,設計輸出性能良好的雙振子壓電泵,并為壓電泵在多振子驅(qū)動過程中,解決工作流體流動時存在的相互擾動問題提供可借鑒的方法,有著十分重要的意義。 本文采用理論分析與試驗研究相結(jié)合的方法,運用壓電陶瓷學、機械振動學、流體動力學與運動學等相關(guān)理論知識,對雙振子壓電泵設計理論和結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)進行研究。 為預測雙振子壓電泵的輸出能力,推導了壓電單晶片和壓電雙晶片振動時的彎曲變形方程和容積變化量方程,并通過試驗驗證理論推導的正確性。 針對雙振子壓電泵最佳工作點比較高的特點,分別設計了懸臂梁閥、輪式平板和傘形橡膠閥等三種被動截止閥,應用三種被動截止閥設計了雙振子單腔泵、雙振子雙腔串聯(lián)泵和雙振子雙腔并聯(lián)泵三種結(jié)構(gòu)雙振子壓電泵,并對三種結(jié)構(gòu)雙振子壓電泵的閥通流孔大小和泵腔體的初始容積進行了確定,給出了各自的理論輸出流量公式,對振子驅(qū)動方式對其輸出性能的不同影響進行了分析與闡述,在此基礎上加工了試驗樣機,進行了試驗測試。 對雙振子壓電泵的試驗測試結(jié)果表明,在滿足雙振子壓電泵最佳結(jié)構(gòu)尺寸的條件下,在110V正弦交流電驅(qū)動下,以水為介質(zhì),雙振子單腔泵最大輸出流量和輸出壓力為500ml/min和100kPa;雙振子雙腔串聯(lián)泵最大輸出流量和輸出壓力為1100ml/min和100kPa;雙振子雙腔并聯(lián)泵最大輸出流量和輸出壓力為1350ml/min和40 kPa。 對雙振子壓電泵驅(qū)動氣體和粘度比水大的液體進行了試驗,試驗結(jié)果表明,雙振子串聯(lián)泵和并聯(lián)泵可驅(qū)動最大粘度為234.6mPa.s的甘油水溶液,此時泵的輸出最大流量為30ml/min。和驅(qū)動液體比較,當驅(qū)動氣體時,泵的工作方式發(fā)生了變化,在電信號為“同步驅(qū)動”的情況下,三種結(jié)構(gòu)形式的雙振子壓電泵都能獲得比“異步驅(qū)動”還要好的流量輸出,輸出氣體的最大流量和壓力可達1100ml/min和7.8kPa;腔體的初始容積對泵送氣體的性能仍然有影響,在滿足壓電振子和閥自由振動的情況下,腔體的初始容積越小,泵輸出氣體的性能越好。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH38

【參考文獻】

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本文編號：2742099