基于悬臂梁阀的液体压电泵设计与输出性能测试

发布时间：2021-03-10 01:09

　　近年来,微型泵的研究与应用已经成为流体精密驱动领域的热门研究方向,而运用压电振子作为驱动部件的压电泵可以通过振子的弯曲变形,并配合单向阀实现流体的单向传输。本文设计了一种基于悬臂梁阀的微型压电泵,并进行了相关理论研究与实验测试。对压电振子的相关参数进行了仿真与实验测试,加工装配压电泵样机并测试其输出性能,优化压电泵结构,进行理论分析与实验测试。具体工作内容如下:根据设计要求设计了压电泵各零部件的结构,计算出满足流量输出要求所需要的振子中心最小位移并仿真确认振子选型的正确性;考虑了加工技术和泵腔压缩比设计了泵基座的泵腔高度和出/入流孔直径;进行阀片的模态仿真分析,确定阀片尺寸以及阀片有开度情况下所能通过的最大流量是否满足设计要求。进行了压电振子的干模态分析和湿模态分析,确定了压电振子的振型和共振频率。对压电振子进行阻抗分析验证仿真正确性。搭建实验平台对影响压电振子中心振幅的因素进行了实验研究。设计、制造、装配出压电泵样机并进行大量实验,测试并分析了激励信号的电压、频率对压电泵输出性能的影响。探究测试并分析了压电泵泵腔高度、阀孔直径和阀孔结构对压电泵输出性能的影响。本文根据压电泵预设要求（... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

集成锥形管状压电泵

入口通道PDMS 膜压电致动器有源电极外壳出口图 1.1 集成锥形管状压电泵浦项工科大学的 Kim[23]等人在 2014 年研究了两泵腔串联之间相位差对压电。该泵通过传统的 MEMS 工艺制造了两个互相串联的泵室与三个扩张口元件。图 1.2 为该无阀微型泵的平面结构图和阀孔结构图。两种泵腔具有不同的泵过控制系统改变两组激励信号的频率和相位差来测量压电泵输出流量。实验输出性能很大程度上取决于两个激励信号的相位差，在高频信号下（>500H佳相位差为 180o。当激励频率低于 500Hz 后，激励信号的频率接近同相位，大。当激励频率在 1100Hz 时，相位差对泵输送性能影响最大。

图 1.3 蠕动式微泵结构爆炸图源科技大学的 Kim 和 Oh[25]等人在 2010 年根据行波旋转式超声马达的应用于微型泵的传递机构，并以此创新性的设计出一种无阀压电泵。K模式作为流体传播的手段。泵由两个同轴的圆柱体连接在一起。内环为泵体。这种泵摒弃了截止阀的原理是因为蠕动动作产生了一个紧密密封应。当驱动电压停止后，两个圆柱环产生滑动交界面，阻止流体流出，被动截止阀的截流作用。为了配合驱动波波形和泵体尺寸之间的变化，位移特性，确定最佳设计条件，并制作了样机泵，分析结果测试其性能30V 的输入电压下，该泵的最大流速为 595μL/ min，最高背压为 0.88kP，确认了蠕动式压电致动器可以有效的应用于无阀式微型泵的流体传输械与材料研究所（KIMM）的 Ham 和 Seo[27]等人在 2010 年设计出一种的压电泵。如图 1.4 所示，该铰链杠杆放大机构由基本骨架、连接有钢器组成。通过压电致动器的横向伸缩效应推动小球动作，因此通过杠杆器微小的振动放大。当给压电致动器施加 100V 的电压时，测得其放


本文编号：3073790