本文關(guān)鍵詞：基于超磁致伸縮高精度高頻微小泵的研究

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【摘要】：稀土超磁致伸縮材料(Giant Magnetostrictive Material,簡(jiǎn)寫(xiě)為GMM)是一種能高效地實(shí)現(xiàn)電(磁)-機(jī)械能轉(zhuǎn)換的新型材料,具有高轉(zhuǎn)換效率,快速響應(yīng),大輸出力等特點(diǎn)。現(xiàn)如今利用新興功能材料開(kāi)發(fā)研制的微型器件也層出不窮,在液壓傳動(dòng)與控制領(lǐng)域的快速發(fā)展中,超磁致伸縮材料也擔(dān)當(dāng)了重要的角色,利用其研制的超磁致伸縮微小泵也將具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文以GMM材料的優(yōu)點(diǎn)及其應(yīng)用現(xiàn)狀為基礎(chǔ),進(jìn)行了基于超磁致伸縮轉(zhuǎn)換器的高精度高頻微小泵的應(yīng)用研究。針對(duì)GMM材料熱變形抑制以及微小泵油液泄漏等問(wèn)題,探討了其轉(zhuǎn)換器的溫度補(bǔ)償裝置和微小泵泵腔密封性等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法,并設(shè)計(jì)出新型復(fù)合溫控裝置以及柔性鉸鏈薄膜輸出裝置。為了減小微小泵泄漏,論文提出了柔性鉸鏈薄膜輸出的新思路,并對(duì)大柔度高精度柔性鉸鏈薄膜進(jìn)行了具體設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出一種復(fù)合型柔性鉸鏈薄膜；同時(shí)為了匹配GMM棒的驅(qū)動(dòng)頻率,對(duì)柔性鉸鏈薄膜進(jìn)行模態(tài)分析得出其一階振型固有頻率在388Hz左右。論文對(duì)微小泵的發(fā)熱機(jī)理進(jìn)行了理論分析,并利用有限元分析軟件對(duì)無(wú)溫控和復(fù)合溫控下驅(qū)動(dòng)器的溫度分布進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明,在2h間歇性工作環(huán)境下,復(fù)合型溫控方法是很有效的,能保證GMM棒的溫度保持在44.5℃左右,而若不采取溫控措施的情況下,溫度會(huì)上升至75℃左右,有效地控制了GMM棒的溫度,使其同比下降了39%。論文以線(xiàn)性壓磁方程為基礎(chǔ),建立了微小泵靜動(dòng)態(tài)特性模型,利用AMESim軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,分別探討了驅(qū)動(dòng)頻率和驅(qū)動(dòng)電流,對(duì)轉(zhuǎn)換器的輸出位移、輸出力大小、微小泵泵壓和輸出流量的影響,仿真結(jié)果表明,在1.5A,300Hz的工況下,超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的階躍上升時(shí)間為0.292ms,穩(wěn)態(tài)輸出位移為95.15μm,輸出力達(dá)1427N,輸出流量為1.86L/min,從而證實(shí)了超磁致伸縮轉(zhuǎn)換器具有響應(yīng)速度快、輸出位移大以及輸出力大等特性。 綜上所述,與傳統(tǒng)的微小泵相比,在柔性鉸鏈密封腔和復(fù)合溫控下的微小泵具有更高的精度,可用于超精密加工、航空航天和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。為今后超磁致伸縮器件的開(kāi)發(fā)奠定了理論基礎(chǔ),對(duì)于其設(shè)計(jì)和應(yīng)用也具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TH38

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本文編號(hào)：1182874