板状超声物料输送装置的研究

发布时间：2017-07-30 08:29

  本文关键词：板状超声物料输送装置的研究

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【摘要】：超声物料输送是从超声电机延伸出来的新技术。超声物料输送振子具有结构简单、无磁场干扰、能够实现精密驱动等优点,是化工、机械制造、食品、制药、冶金等加工工业领域和现代实验室迫切需要的一种新型的输送装置,具有广阔的产业化前景。本文基于行波超声物料输送原理,提出了一种大幅面板状超声物料输送装置的结构方案,板状物料输送装置的两个输送面的外侧均具有凸齿结构,内侧粘贴压电陶瓷片,在输送振子输送面上进行纵向开缝处理,实现模态的最优化设计。运用有限元分析软件找到了振子的两个B14阶面内弯曲振动模态,分析了振子的各个结构尺寸参数对B14阶弯曲模态的影响,最后确定了振子的最优结构尺寸,加工并制作了超声物料输送装置。在模型样机上进行了实验分析,测得了输送装置的谐振频率,实验结果测得的频率与有限元分析结果有一定的偏差,但是同阶弯曲模态下的两个谐振频率的频率差几乎为零。对输送振子沿长度方向的齿面振幅分布情况进行了测试,实验结果表明两个输送面都具有合成行波的两相正交模态。通过对输送面沿宽度方向的振幅分布测试可知,该实验装置已经很好解决了输送宽度较大时带来的横向振幅不均问题。最后进行了物料输送性能的测试,分别测试了驱动电压、工作频率、振幅、接触面、质量、物料种类对输送速率的影响,测试结果表明该超声物料输送装置具有一定的输送能力,输送速率在一定范围内可调。
【关键词】：超声物料输送 板状结构 环形压电振子 行波 模态控制
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH22
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 超声物料输送装置的特点及应用9-11
• 1.2 超声物料输送装置的国内外研究现状11-17
• 1.2.1 国外研究现状11-14
• 1.2.2 国内研究现状14-17
• 1.3 本论文的主要研究工作17-18
• 2 行波超声物料输送装置的工作原理及结构研究18-27
• 2.1 压电驱动的基本原理18-22
• 2.1.1 压电效应与压电方程18-21
• 2.1.2 压电振子的振动模式21-22
• 2.2 行波超声物料输送装置的输送原理22-25
• 2.3 环梁式超声物料输送装置的结构形式及振动模式25-26
• 2.4 小结26-27
• 3 板状超声物料输送装置的模态分析与制作27-44
• 3.1 长环形输送振子的振动模态分析27-32
• 3.1.1 基于有限元的模态分析27-29
• 3.1.2 长环形振子输送宽度对振子模态的影响29-31
• 3.1.3 含输送齿的压电振子结构的振型分析31-32
• 3.2 含输送齿的板状超声物料输送装置的动态设计32-37
• 3.2.1 含输送齿的压电振子设计及模态分析32-34
• 3.2.2 振子纵向开缝与振子模态控制34-37
• 3.3 输送装置几何尺寸对模态的影响37-42
• 3.4 板状超声物料输送装置的制作42-43
• 3.4.1 输送振子的加工42
• 3.4.2 压电陶瓷片的粘贴及引线42-43
• 3.5 小结43-44
• 4 板状超声物料输送装置的实验测试44-58
• 4.1 输送装置的模态测试44-52
• 4.1.1 实验仪器44-46
• 4.1.2 振子谐振频率测试46
• 4.1.3 振子谐振频率下的模态测试46-52
• 4.2 板状超声物料输送装置的输送性能测试52-57
• 4.2.1 驱动电压特性52-54
• 4.2.2 工作频率特性54
• 4.2.3 振幅与输送速率的关系54-55
• 4.2.4 接触面积与输送速率的关系55-56
• 4.2.5 物料质量的影响56
• 4.2.6 物料种类的影响56-57
• 4.3 小结57-58
• 5 结论58-59
• 参考文献59-61
• 致谢61

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本文编号：593354