四腔串联压电泵的结构设计与性能分析

为提高压电泵的输出压力,结合多腔体串联压电泵的工作特点,采用一种带有伞形截止阀的方式,设计了一种堆叠式四腔串联压电泵。该种结构设计使泵具有结构紧凑,腔体内流道较短,几何体积较小等优点。对四腔串联压电泵在不同个数振子驱动下进行输出流量与输出压力测试,结果发现,多振子工作时输出流量约为单个振子工作时输出流量2n~(1/2)倍(n为驱动振子个数),当2个或3个振子工作时,输出压力约为n倍。在110 V正弦交流电驱动下,所设计的四腔串联压电泵最大输出水的流量可达980 mL/min,最大输出压力可达123 kPa。     

腔体数量对压电装置性能的影响

为确定腔体数量对压电泵和压电液压驱动器性能的影响,制作双腔至九腔串联压电装置并进行试验。结果表明：压电泵的输出随腔体数量增加而提升。压电泵的输出流量以腔数5个为界限,输出压力以腔数6个分界。腔数低于此数时,每增加一个腔室,二者均提升显著,流量最大可提升2.42倍,压力最大可提升1.96倍;腔数高于此数时,提升幅度较低。压电液压驱动器的输出速度/输出推力以腔体数量5为界,低于此数时,驱动器输出随腔数增加提升的幅度大;腔数在5以上时,提高幅度变小,但增量基本一致。驱动器负载时,随着腔数增加,输出能力和负载能力也逐渐提高。且在260 Hz、腔体数量高于5、负载低于15 N时,二者近似成正比。     

压电驱动无阀微泵泵腔流场分析

介绍了无阀微泵的工作原理,对无阀微泵的流量与效率进行了理论分析,利用ANSYS软件对微泵泵腔内的三维流场进行了有限元数值模拟。所作的研究对于无阀微泵的设计和应用具有指导意义。     

单腔体压电叠堆泵的结构设计与实验研究

对单腔体压电叠堆泵进行了结构设计,并制作了实验用样机.分析了阀的工作原理,在阀体选择上选用了一种简单的薄膜阀.设计了正弦信号发生器电路,将产生的正弦信号经过电压放大和功率放大后,作为该泵的电源驱动,并对该泵的工作性能进行较为系统的实验测试和研究.实验测试表明:该泵工作性能稳定,其流量的最佳工作频率约为25Hz,输出压力的最佳工作频率约为7Hz.     

两种三腔并联压电泵结构设计与性能比较

为提高压电泵的输出性能,设计2种结构形式的三腔并联有阀压电泵.选用伞形被动截止阀作为压电泵阀体,分别设计"一字型"和"层叠型"结构压电泵,其中"层叠型"结构压电泵的体积为"一字型"结构的0.85倍.选用水和空气为介质,对2种结构的压电泵进行输出性能试验.结果表明:驱动压电振子的正弦交流电信号相位差对三腔并联泵的输出性能...     

基于微流体数字化技术的新型无阀微泵的设计研究

根据微流体的特性,研制出一种新型无阀微泵。介绍该微泵设计原理,利用毛细作用力作为进口动力源,再利用“数字化微流体技术”驱动,将出口处的液体喷出。由于进出口有压力差,进口形成自锁,微泵也就形成了单向流。该微泵样品经制作及实验验证,工作原理正确,喷出的液体量微小、可控,可达纳升级,并可实现连续流、离散流。     

基于BP神经网络压电泵输入输出系统的辨识

以一种橡胶阀双腔体并联泵为例,在输入110V正弦交流信号时,测得该压电薄膜泵的输出流量及出口压力的值。在实验数据的基础上,应用BP神经网络建立了压电泵输入输出系统的映射关系,并利用Matlab/Simulink提供的模块搭建了压电泵的模型。结果表明,通过BP神经网络得到的输出特性值具有较高的精度,能客观地反映压电泵输出特性随输入频率的变化关系。     

无阀微泵扩散管及收缩管流动特性分析

以无阀微泵扩散管和收缩管为研究对象,对管内流体的压力分布进行了理论分析,得出了扩散管和收缩管内流体的基本流动方程,并用有限元方法对扩散管和收缩管内的速度场和压力场进行了有限元数值计算,分析了对流动特性的影响因素,其结果对于无阀微泵扩散管和收缩管的设计具有参考意义.     

基于MEMS的扩张管／收缩管内流动特性分析

扩张管/收缩管作为无阀微泵的关键组件,其结构参数直接影响微泵的泵送效率和工作性能.本文作者利用有限元软件ANSYS/Flotran对扩张管和收缩管内流体进行了数值模拟,结果表明:在不同的进出口压差下效率随扩张角的变化趋势不同;扩张管无论是在高压下还是低压下,都会出现压力复现,而分离流动和回流只会出现在高压或较大扩张角的情况下;收缩管内流体流动稳定,则不会出现压力复现、分离流动和回流.     

压电换能器在谐振频率附近的等效电路仿真及实验研究

针对压电换能器的串并联谐振频率附近难以确定其最优匹配阻抗参数等问题,采用saber软件对阻抗匹配过程中匹配电感的参数进行仿真分析,以研究匹配电感参数对串并联谐振频率区电流大小及高频变压器次级电流电压相位差的影响。同时,对空载、加载等工况下串并联谐振区进行实验研究与验证。研究结果表明:将匹配电感调至最佳值时,压电换能器的输出电流最大,高频变压器次级电流电压相位差为零;压电换能器在空载工况下,其工作于串联谐振状态时的性能较好;而在加载工况下,其工作于并联谐振状态时的性能较好。     

三腔并联气体压电泵设计

为提高压电泵输送气体能力,采用了一种开启压力较小、截止效果好的伞形橡胶阀,设计制造了三腔并联气体压电泵。试验测试了在3种工作方式下三腔并联压电泵的输出流量。结果显示:当3个振子同相工作时输出效果最好。将输出效果最好的试验数据同理论计算获得流量值比较,结果表明:在40~400 Hz工作频率内,二者结果非常接近,这证明了理论计算的正确性。所设计的三腔并联泵,在110 V正弦交流电驱动下,在测试工作频率段内,最大输出流量可达4 000m L/min。试验结果为了解三腔并联泵的工作特性提供了可信数据。     

相位可控脉冲式等离子-MIG复合焊

根据旁轴式等离子-MIG复合焊接技术和等离子电源与MIG电源外特性设计了以单片机为核心的脉冲相位控制器,控制两台电源以脉冲形式产生等离子弧和MIG电弧。脉冲相位控制器有两路输出,形成频率、占空比、相位差、峰值、基值可调的脉冲信号。通过验证实验和工艺实验,证明了脉冲相位控制器的可靠性和功能性。通过调节两脉冲的相位关系实验,表明两脉冲波形在反相位关系下有利于改善两电弧处于直流状态时的相互干涉,提高了复合电弧的稳定性。     

实现微通道流量均匀分配的集流器优化研究

集流器结构设计效率低下是导致微通道散热器流量分配不当的关键因素。为实现多通道散热器中均匀流动,采用ANSYS-Fluent数值模拟传统与优化集流器下微通道中的流动性能,利用气液两相流模型分析微通道中质量流量分布情况,对比2种集流器的微通道散热器在不同流动状态下的适用状况。结果表明：传统集流器沿壁面边界层的生长以及高低速分布是导致流量分配不均的主要原因;在入口流速0.5 m/s时,传统集流器中各支管质量流量偏差达到32.2%,而优化集流器仅为8.9%,各支管流量均匀性提高72.36%;优化集流器下的散热器中压能利用效率高,高压区域面积大,末端压力处于140~260 Pa的中压区域;在层流和湍流2种流动状态下,优化型散热器中各支管间流量差异能控制在±15%以内,而传统结构在±40%左右,优化结构具有更强适用性。     

一种新型液压试验台的研制

提出一种新的液压试验台模式:综合模式,能够实现能量回收模式和常规模式两种模式下双向变量液压泵、马达的性能测试,充分发挥能量回收模式和普通模式的互补作用,实现较小功率的恒压变量泵驱动较大功率被测泵、马达,还可以用常规模式来解决能量回收模式下测试功能不全、流量无法计量等问题。该试验台中,以往能量回收模式下系统压力变化过快、压力脉动大、被测泵和驱动马达流量不匹配等问题被优化,压力调节调节精度高、范围较广,节能效果和系统响应都明显增强。以具体的检测实例来说明该试验台工作原理和创新之处,在常规模式和能量回收模式下分别对被测泵输出压力进行检测和对比,系统运行稳定可靠,达到了预期的设计要求。     

双定量泵供油回路的调整及改进

双定量泵供油回路是一种比较经济的能源回路。它在组合机床上得到广泛的应用 ,尤其适用于有多液压驱动部件的专用组合机床 ,这种回路在工作过程中流量变化大 ,即快速进给时为低压大流量 (双泵供油 ) ,慢速进给时高压小流量 (大泵卸荷 ,小泵供油 ) ,典型双定量泵供油回路如图 1所示。这种回路在实际使用中各液压进给部件以及夹具之间存在压力干涉问题。1　示例卧式双面多孔钻削组合机床 ,其进给部件为液压滑台 ,夹具为液压夹具 ,两液压滑台的工作循环为 :快进—工进至死挡铁—快退。当夹具上被加工零件定位夹紧后 ,液压系统根据压力发出信号…     

月球车光伏玻璃表面微织构对月尘沉积量的影响

目的 减少月尘在光伏玻璃表面的沉积,提高光伏玻璃的自清洁性能,为月球车用太阳能光伏电池提供设计依据.方法 在光伏玻璃表面制备了形状规则、排布均匀的圆形、正方形和正六边形柱状凸起表面微织构.使用火山灰岩石制备模拟月尘颗粒来代替月尘进行试验.搭建月尘沉积试验系统,在不同工作角度、不同月尘量下,使用含有表面微织构的设计试样和不含表面微织构的对比试样进行月尘沉积试验.月尘沉积试验后,使用金相显微镜观察表面微织构试样和对比试样,统计月尘沉积量并进行比较分析.结果 不同工作角度以及不同月尘量下,3种结构形状的表面微织构均可以有效减少月尘在光伏玻璃表面的沉积,具有良好的自清洁性能.在工作角度为30°、45°、60°下,随着工作角度的增加,表面微织构的自清洁性能逐渐增加.工作角度为60°时,圆形表面微织构的月尘沉积量为对比试样的21.74％,正方形表面微织构的月尘沉积量为对比试样的26.92％,正六边形表面微织构的月尘沉积量为对比试样的18.64％.在月尘量为3、5、7 g下,随着月尘量的增加,表面微织构的自清洁性能先增强后减弱.月尘量为5 g时,圆形表面微织构的月尘沉积量为对比试样的26.71％,正方形表面微织构的月尘沉积量为对比试样的26.43％,正六边形表面微织构的月尘沉积量为对比试样的19.24％.3种结构形状的表面微织构中,正六边形表面微织构的自清洁性能最好,圆形表面微织构次之,正方形表面微织构最差.结论 通过在光伏玻璃表面制备出表面微织构,可以减少月尘在光伏玻璃表面的沉积,增强光伏玻璃的自清洁性能.     

锻压机液压增压系统的设计

为降低锻压过程中的能量损耗,设计了最大输出压力为25 MN的锻压机液压系统,介绍了单电机驱动的并联双泵液压站,设计了基于双向液压缸的连续增压回路,并进行了设计计算和仿真,完成了基于S7-200smart系列PLC及模拟量扩展模块的控制系统设计。利用AMESim软件建立了并联双泵液压站、连续增压回路和锻压机液压系统模型,并分别对其进行了仿真分析。结果表明：当液压站输出压力升高至4.9 MPa时,通过低压大流量泵卸荷来减小液压站的输出流量,避免了电机过载和溢流损耗;分别设定液压站的不同输出压力值,得到液压站和液压缸上腔的压力值,增压比的计算值均在4左右,与设计增压比k=4基本吻合,增压效果明显,并且在加压增压过程中最大限度地减小了溢流损耗,提高了能源的利用率,为高压液压系统的节能设计提供了参考。     

一种基于压电堆驱动器的喷嘴挡板式气体控制阀的研究

针对当前气体压电阀普遍存在的工作压力低、输出流量小的问题,设计了一种基于压电堆驱动器的喷嘴挡板式控制阀,对控制阀的柔性铰链挡板进行了设计和动力学分析,对阀的最大流量作了估算.最后进行了实验研究,结果表明:所设计的压电阀响应较快、允许工作压力高、输出流量大.     

基于重合度和齿数的泵用圆摆线齿廓设计及其性能简洁式

为推动圆摆线在泵用齿廓上的应用及其性能评估,基于圆摆线的成形原理,以最能体现齿轮泵性能的齿数和重合度为圆摆线齿廓的设计参数,其中的动圆半径系数由标准齿顶高系数唯一确定,进而依序构建出能反映泵各项性能的齿廓形状系数、齿顶圆心角、齿顶压力角、最大困油流量、容积利用系数、流量脉动系数和单位排量体积的简洁公式,最后通过齿轮副3D模型加以验证,及给出不同组合下的齿廓参数和性能参数。结果表明：圆摆线齿廓的设计与构造方法简单,结果精准。齿数显著影响着泵的各项性能,齿数越多,困油与脉动性能越好,但轻量化效果越差。重合度主要影响着泵的困油与脉动性能,重合度越小性能越好,其中对困油性能的影响最大;稍多的齿数和稍小的重合度是提升泵困油与脉动性能的最佳组合,有利于降低泵的噪声。     

齿轮泵在航天两相回路中的使役特性研究

为提高航天用液氨类齿轮泵的使役性能及在机械泵驱动两相回路(MPTL)中的匹配性能,研究了基于该两相回路的用泵特点并精确计算了泵的容积效率,由泵输出流量、容积效率的输出特性得出泵转速的使役特性并进行实例运算及灵敏度分析。结果表明:液氨类介质泵的容积效率一般比较低;泵的输出流量具有与转速的正线性、压差的负线性、介质黏度的负反相关的比例特性;泵的容积效率具有与压差/转速的负线性相关特性,适宜于高速、轻载工况;泵的使役转速具有与MPTL回路流量的正线性、回路压差的负线性、回路介质黏度的负反相关的比例特性,宜用于压差/转速(流量)恒定的回路工况;案例的介质黏度小于0.00419 Pa s的区域为压差敏感的低黏度区,否则为流量敏感黏度区。所得结论为液氨类航天用泵的进一步研究与开发,提供了理论依据。