壓電驅(qū)動(dòng)技術(shù)是受到廣泛重視的一個(gè)新的研究領(lǐng)域;壓電泵是壓電驅(qū)動(dòng)技術(shù)的重要分支;主動(dòng)閥壓電泵是壓電泵研究領(lǐng)域中的一個(gè)新的方向。 本文通過(guò)彈性薄板彎曲理論分析了壓電泵腔用圓形壓電振子的性能影響參數(shù);利用有限元仿真提出了壓電振子的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,同時(shí)通過(guò)有限元仿真及實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法深入分析了圓形壓電振子的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性;確定了選用壓電驅(qū)動(dòng)器的徑向截面變形曲線,為壓電泵的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 根據(jù)不同類型壓電驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn),分別選擇圓形壓電振子和矩形壓電雙晶片作為主動(dòng)閥的驅(qū)動(dòng)器。首先利用圓形壓電振子構(gòu)建主動(dòng)閥,并通過(guò)推導(dǎo)其理論流量及過(guò)流面積公式,得出了閥口內(nèi)半徑和閥座寬度是主動(dòng)閥流量的主要影響因素的結(jié)論,并分析了它們之間的相互關(guān)系,優(yōu)化了圓形壓電晶片式主動(dòng)閥的結(jié)構(gòu)。其次利用矩形壓電雙晶片構(gòu)建了主動(dòng)閥。通過(guò)理論分析,得出了影響矩形壓電雙晶片性能的因素;利用ANSYS軟件進(jìn)行了仿真分析,優(yōu)化了其結(jié)構(gòu);同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn),分析了矩形壓電雙晶片的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性;推導(dǎo)了該型主動(dòng)閥的流量計(jì)算公式,剖析了流量的影響因素;最后對(duì)兩種主動(dòng)閥過(guò)流特性、泄漏、耐壓等特性進(jìn)行了測(cè)試; 根據(jù)有閥壓電泵工作原理,分析了泵腔結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)泵性能的影響,以及腔體內(nèi)流體的壓力分布;結(jié)合泵腔用圓形壓電振子的分析,對(duì)主動(dòng)閥壓電泵的理論輸出流量進(jìn)行了計(jì)算和測(cè)試,為主動(dòng)閥壓電泵的設(shè)計(jì)提供理論參考;分別設(shè)計(jì)了圓形壓電振子式和矩形壓電晶片式主動(dòng)閥壓電泵;根據(jù)兩種主動(dòng)閥驅(qū)動(dòng)器對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的要求,搭建了基于LABVIEW的主動(dòng)閥壓電泵實(shí)驗(yàn)測(cè)試控制系統(tǒng);對(duì)兩種主動(dòng)閥壓電泵分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,分析了工作頻率、泵腔壓電振子驅(qū)動(dòng)電壓、輸出端背壓、主動(dòng)閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)與泵腔壓電振子驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差、以及方波信號(hào)的占空比對(duì)主動(dòng)閥壓電泵性能的影響。設(shè)計(jì)的主動(dòng)閥壓電泵除流量可靈活調(diào)整外,還具備雙向泵送流體的能力。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TH38
【部分圖文】：

2微小型泵的研究始于 20 世紀(jì)初，今天，微小型泵的種類已發(fā)展的多種多樣，按其驅(qū)動(dòng)原理可分為：壓電驅(qū)動(dòng)式、熱機(jī)械驅(qū)動(dòng)式、靜電驅(qū)動(dòng)式，氣動(dòng)式、熱氣動(dòng)式、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)式、激光驅(qū)動(dòng)式、電磁致動(dòng)式、曲面波驅(qū)動(dòng)式( Flexural PlateWave)、電滲驅(qū)動(dòng)式 、連續(xù)浸潤(rùn)式、相變熱驅(qū)動(dòng)等；按其工作方式可分為蠕動(dòng)式、超聲波式、往復(fù)式（振動(dòng)膜式）、以及電氣液力式；按泵內(nèi)有無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，又可分為機(jī)械式和非機(jī)械式。圖 1-1 所示為幾例基于不同驅(qū)動(dòng)原理工作的微泵的原理圖。表 1-1 給出的是不同驅(qū)動(dòng)方式的微小型泵的特性比較，從表中可以看出，各種驅(qū)動(dòng)方式雖有各自的有缺點(diǎn)，但壓電驅(qū)動(dòng)方式的綜合性能較好。圖 1-1 基于不同驅(qū)動(dòng)原理的微小型泵(c) 膜片式靜電微泵 (d) 光驅(qū)動(dòng)微泵

第一章 緒 論低、易于構(gòu)造，可應(yīng)用于微小型化領(lǐng)域，但壓電驅(qū)動(dòng)了受泵腔機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響之外，腔體數(shù)量及其聯(lián)有影響。日本機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室的 Yoshio Kojima[50]制作的微流量有閥壓電泵，該結(jié)構(gòu)可以有效地提高壓電本東北大學(xué)電子工程系的 Shuichi Shoji[40]分別設(shè)計(jì)了三閥，兩個(gè)腔體交替工作的有閥壓電泵，這兩種結(jié)構(gòu)到提高。以上兩項(xiàng)研究結(jié)果表明：增加腔體數(shù)量可有。然而，目前對(duì)腔體的數(shù)量、聯(lián)接方式、閥的安裝形性能影響規(guī)律的研究還不夠充分，如何使多腔體泵容比也有待于進(jìn)一步研究。電泵于壓承端口蓋 壓電疊堆柱頭

吉林大學(xué)博士生學(xué)位論文3. 無(wú)閥壓電隔膜泵無(wú)閥壓電泵是根據(jù)流體在不同幾何形狀的流道內(nèi)有不同的流動(dòng)狀態(tài)而設(shè)計(jì)的。這主要是因?yàn)椴煌瑤缀涡螤畹牧鞯纼?nèi)的阻力不同。無(wú)閥壓電隔膜泵的研究成果主要是錐型管（擴(kuò)張管/收縮管）和異型管無(wú)閥壓電泵。圖 1-5 壓電泵系統(tǒng)的配置泵單向閥四向閥驅(qū)動(dòng)器蓄能器進(jìn)口 出口
【引證文獻(xiàn)】

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2 孫曉鋒;楊志剛;姜德龍;何麗紅;姜斌;;并聯(lián)壓電泵腔體初始容積設(shè)計(jì)[J];排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年05期

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7 田偉強(qiáng);雙聯(lián)腔三振子無(wú)閥壓電微泵的研究與設(shè)計(jì)[D];燕山大學(xué);2010年

8 萬(wàn)杰;晶片式壓電液壓振動(dòng)俘能器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2865621