压电共振型隔膜泵的设计理论与试验研究

被引量 : 0次 | 上传用户:qq540531049
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
隔膜泵是流体泵的一个重要种类,主要满足小型化、低输出性能方面的需求,近年在医药生物、精细化工、航空航天、微机电系统等领域的应用越来越广泛,显示着良好的发展前景。目前隔膜泵主要有利用电机凸轮机构驱动的隔膜泵(简称“电磁隔膜泵”)与压电振子驱动的薄膜泵(简称“压电泵”)两大类,其中压电泵对液体类介质的输出效果好,对气体的输出效果很差,同时存在输出压力低、压电晶片易发热、碎裂等问题,还没有广泛的市场应用;电磁隔膜泵则存在结构复杂、成本高、噪音大等问题,应用受到一定限制。本文将压电泵的结构简单的特点与系统谐振技术相结合,提出一种利用压电振动激励隔膜共振而形成驱动能力的新型压电共振型隔膜泵(简称“压电共振泵”),研究这种压电共振泵的基本原理与构成方法,进行相关的样机设计与试验,是国家自然科学基金项目《压电型气体隔膜泵设计理论与关键技术研究》(项目编号:51175213)研究工作的一部分。总体内容如下:1.对压电共振泵中所用圆形压电振子平衡条件与弯曲变形挠度进行了分析计算。通过压电振子有限元模型的建立,获取了其多阶模态的振型;使用解析的方法求解了周边固定支撑条件下压电振子中心点的挠度公式,通过实验测试的方法,得到了驱动电压对圆形压电振子中心点的挠度的影响示意图。最后对压电振子进行阻抗分析,测得了压电振子的阻抗特性及其固有频率。2.将压电共振泵的主要结构划分为激振单元和泵送单元两部分,分别描述了两个单元的作用与工作原理;对激振单元,建立了动力学模型并解析了各构成部件的刚度,获得了共振系统的放大倍数;对泵送单元,推导了隔膜膜片的挠度和及其对流体的近似输出流量计算公式;最后对激振单元的共振频率和振动位移进行了试验测量。3.针对压电共振泵中圆形共振板弹簧不易换取的缺点,利用磁力弹簧刚度可变的特性,设计了磁力弹簧式压电共振型隔膜泵(简称“磁力式压电共振泵”)。首先对磁力弹簧的特性进行了研究,建立了磁力弹簧的数学模型,通过计算得到了磁力弹簧轴向刚度与轴向间距的关系式,并使用电子称与精雕机台面搭成的试验台,对磁力弹簧轴向力进行了测量;其次,描述了磁力式压电共振泵的工作原理,并建立了其动力学模型,从计算可知,调整磁力弹簧的轴向间距即可改变共振泵的共振频率;通过对磁力式压电共振泵有限元建模分析,得知当激振单元处于一阶模态工作时,质量块的中心振幅最大;最后,对磁力式压电共振泵进行结构设计并制作了样机,对其激振单元进行了共振频率和振动位移的测量,最后对振动幅值比进行了测量。4.针对压电共振泵和磁力式压电共振泵进行了两部分工作,第一部分,试验、测试对不同粘度液体的输出性能;首先搭建了针对液体流量测试的试验台,其次选取性质稳定、几乎不挥发、不会对试验环境产生污染的甘油作为配比溶液;通过实验的方法对两种共振泵激振单元和泵送单元的各结构参数进行了最优选择,得到了其最大输出流量和输出压力;第二部分,试验、测试了对气体的输出性能;通过构建的气体输送试验平台进行了气体的输送实验,得到了对气体的输送流量;最后对同等工作条件下共振泵输送液体和气体出现的流量差异进行了分析说明。5.根据压电共振泵的工作特性,设计了专用驱动电源,主要包括其整体结构设计、核心处理器的选用、逆变式驱动电路的选择等。
其他文献
循环流化床锅炉中 ,由于目前使用的耐火材料发生磨损、剥落和坍塌 ,有必要研制新型的耐磨、耐火材料。本文研制的NMJ耐磨浇注料选用电熔棕刚玉、电熔白刚玉、电熔致密刚玉、
本文以航天十一院的科研生产计划管理工程项目为研究对象,着重研究了该项目的项目进度计划方面的内容。本文分为五章,分别是:第一章:航天十一院科研生产及计划管理简介;第二章:航天
为应对日益严峻的能源危机,世界各国近年来高度重视生物质资源的开发利用。木质纤维素是地球上最丰富的可再生生物质资源,与淀粉、油脂等其它生物质资源相比,木质纤维素具有
生产制造控制、无线通信网络、电子商务交易、金融信息监控等领域的迅猛发展形成了如今高速、海量、动态的数据流。由于数据流的海量性、动态性,传统经典分类算法已不能适应
近几十年来,随着经济的快速发展,我国对能源的需求量也在飞速的增长着。建筑能耗占了我国社会总能耗的30%以上,建筑节能已成为我国经济实现可持续发展不可或缺的部分。办公建
随着中国的全面崛起和复兴,国家建设对建筑领域提出了巨大的需求。如何创作出具有传统文化底蕴和审美内涵的建筑,成为每一名中国建筑师和相关学者关切的话题。同时,现代文明
被冠以“诗僧”、“情僧”等称号的民国奇人苏曼殊,以他坎坷迷离的身世立于浊世三十五载,在诗歌、绘画、小说、翻译等领域取得了卓然成绩,为同时代人仰慕追随,更因其与中国民
近年来,随着工业化的加速,我国每年CO2排放总量不断增加。CO2作为一种主要的温室效应气体,其引起的环境问题已受到越来越多的关注。目前,工业上广泛应用的CO2捕集方法主要有
随着我国改革开放的深入和社会经济的长足发展,公权腐败案件呈易发、多发态势,人民群众身受其害,深恶痛绝。不仅如此,它还破坏着社会稳定和谐,危及党执政地位,歪曲着国家性质,是关系
改革开放以来,我国城市化发展取得了巨大的成就。与此同时,我国不断调整产业结构以实现产业结构优化升级。如今,我国经济社会发展已经进入快速转型、整体推进的关键时期。“