纵扭式压电振动盘及其激励电路的研究

发布时间：2020-10-22 05:48

　　 振动盘是应用在工业自动化领域的一种辅助送料装置,是解决零件自动化上料难题的主要部件,通过振动可以将各种零部件有序的排列整齐,准确的输送到下道工序,进而配合自动组装机器来完成产品的组装。振动盘核心的组成部件是振动激励器,它是振动盘的动力来源。一般分为电磁激励器和压电激励器,由于电磁激励器噪声较大,能耗较多,所以逐渐被压电激励器取代。传统的压电振动装置一般是直线式或者圆盘螺旋式,它们的共同特点是使用双压电晶片配合弹簧片产生激振力来驱动送料盘,具有运送物料的体积小,质量轻等特点。本文设计了一种具有开槽圆管前盖板的夹心式压电换能器,利用换能器产生的纵-扭振动来驱动料盘,完成送料的任务。利用有限元软件,对换能器的结构进行了设计,获取了压电振动盘的工作参数,并根据压电振动盘的工作参数,设计了对应的驱动和控制电路,本文的主要工作如下:1给出了纵扭复合振动压电振动盘系统的设计方案,包括纵扭压电振动盘机械结构和外围驱动电路。2利用有限元仿真软件,建立纵扭复合振动压电振动盘的三维有限元模型,对压电振动盘的振动模态进行了仿真。仿真结果表明,换能器的纵扭复合振动的频率为198.84Hz,在谐振频率处,换能器的纵扭振动位移较大。3根据压电振动盘的工作参数,设计了换能器的外部驱动电路。主要包括低频振荡电路和功放电路。低频振荡电路产生频率为198.84Hz的振荡信号,功放电路将振荡信号进行功率放大,激励纵扭复合振动压电换能器,使得振动盘产生低频振动。利用Multisim软件,对电路的性能进行了仿真。4实际搭建了纵扭压电振动盘的驱动电路并进行了实验测试。实验测试结果表明,研制的驱动电路可以实现对压电振动盘的有效驱动,各部分参数符合设计要求。本文所设计的压电振动盘来源于声学中的大功率纵扭复合夹心式压电圆管换能器,由于换能器的功率较大,使可输送的物料质量范围变宽,适用于体积较大的物料输送。而且该系统还具有工作频率低,处理能力大,耗电少,无电磁辐射的特性。研究结果对于工业中大型压电振动盘的设计具有一定的意义。
【学位单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH237;TN384
【部分图文】：

电振动盘进行了仿真分析。??３．１压电振动盘机械结构的设计??本文设计的纵扭转压电振动盘的整体机械结构如图３－１所示，主要由料盘、??开槽圆管、压电陶瓷堆、质量块底座、减振块等通过螺栓连接而成。作为驱动部??分的压电陶瓷圆片的极化方向相同，均为纵向，当给压电陶瓷片施加电压激励时，??压电陶瓷片就会产生平行于电场方向的纵向伸缩振动。由于在圆柱管上周向开??槽，压电陶瓷片的一部分纵向伸缩振动可以转化为周向开槽圆管的纵扭振动，振??动传递到料盘对料盘产生力矩使其旋转，利用上端料盘的旋转运动，将物料有序??的输送到下一道工序。??，丨…??图３－１整体机械结构??Ｆｉｇｕｒｅ?３－１?Ｏｖｅｒａｌｌ?ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??１５??

它的外径为１００ｍｍ，内径为３６＿，厚度为５＿。图３－３是压电陶瓷片??模型，其中（ａ）图为压电陶瓷片的结构，（ｂ）图为压电陶瓷片的工程图。??＾?Ｖ?ｉ?Ｖ??（ａ）压电陶瓷片的结构?（ｂ）压电陶瓷片的工程图??（ａ）?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｅｒａｍｉｃ?ｓｌｉｃｅｓ?（ｂ）?Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ?ｄｒａｗｉｎｇｓ?ｏｆ?ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｅｒａｍｉｃｓ??图３＿３压电陶瓷片模型??Ｆｉｇｕｒｅ?３－３?Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｅｒａｍｉｃ?ｓｌｉｃｅｓ?ｍｏｄｅｌ??只有恰当的给压电陶瓷片施加电学特性，压电陶瓷片才会产生相应方向的伸??缩振动，压电陶瓷片之间的合成作用才会形成压电陶瓷片的成倍形变，同时施加??电压的增大也会增加压电陶瓷片的形变，两种因素共同作用从而实现压电片厚度??方向形变的振动。图３－４给出了压电陶瓷堆的电极连接方式。??

?同时考虑加工的难度，实验中采用一块２ｍｍ厚，直径为１８０ｍｍ的铝板作为料??盘。图３－７为料盘的结构图。??一一一???图３－７料盘结构??Ｆｉｇｕｒｅ?３－７?Ｍａｔｅｒｉａｌ?ｔｒａｙ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??３．１．４底座的设计??底座是整个压电振动盘的支撑部分，承载着其全部重量，直接影响到整机的??稳定性，底座不仅起到稳固整个给料器的作用，还起到减振的效果，所以底座的??材质选择铝。底座通过螺杆与开槽圆管、压电陶瓷片直接相连，通过螺母紧固，??实现结构的一体化。减振是机械部件不可缺少的零件，本设计考虑到压电振动盘??在振动过程中，底座也会随着压电陶瓷片纵向的振动而振动，而这个振动是不希??望产生的，它会增加噪声，同时影响压电振动盘振幅的大小，所以一般会在底座??上安装减振装置。本设计采用的减振装置是橡胶块，通过螺丝均匀的固定在底座??的边缘处。??底座模型如图３－８所示
【参考文献】

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本文编号：2851187