压电隔膜泵中压电振子共振
导读:利用系统共振的原理，提出了一种惯性式压电驱动隔膜泵，有效增加了压电振子的寿命并提高流体输送性能。
来源：未知
发布日期：2024-06-17 10:36【大 中 小】
压电隔膜泵经过多年的研究发展，在精度、体积、响应速度等方面都有着显著的进步，但其在流量输出方面还存在着劣势。尽管研究人员也设计出了多腔单振子型、多腔多振子型压电隔膜泵、压电堆叠型共振泵，但由于多腔室导致体积过大，多振子压电堆叠导致的成本昂贵等原因，达不到市场上的预期效果。另外，普通的压电泵在输送流体的过程中，如果要达到输出流量大、输出压力高则驱动部分必须要有较大的变形量。在此过程中压电驱动部分的材料也必须要有较大的振幅，因而在系统工作时，压电振子在泵腔中还会出现振子发热、易碎、噪声大等问题，影响系统的工作寿命。而压电隔膜泵中压电振子则可以避免此类问题，这种压电隔膜泵不仅提高了泵眸的输出效果，同时压电振子的振幅也不需要太大，进而提高了压电振子的便用寿命。天津津腾利用系统共振的原理，提出了一种惯性式压电驱动隔膜泵，既有效增加了压电振子的寿命又提高了流体输送性能。
研究人员设计了一种惯性式压电聚动隔膜泵，压电隔膜泵采用圆环形压电振子作为驱动力源，利用系统共振原理将振动激励传送到隔膜片，隔膜发生形变引起腔体体积发生变化，从而实现气体的单向流动。通过建立压电振子的受力模型并结合振动微分方程，从静力学和动力学两个方面分析变形的影响因素，分析压电振子的材料特性、传动机构、支撑方式。利用有限元仿真对压电振子的模森进行了计算，对压电振子的输出性能进行了测试以及疲劳寿命试验。
结合COMSOL仿真软件对调整机构进行模态仿真分析，通过建立调整机构的振动力学模型，求解出有阻尼和无阻尼下的动态响应。然后对压电隔膜泵腔体的结构进行设计和分析，结合轴对称薄圆板小挠度和板壳理论对压电振子和隔膜片的刚度进行了计算。对压电隔膜泵整体进行设计与分析。通过模态仿真计算出压电隔膜泵工作模态，将整体系统等效为三自由度受迫振动模型，建立微分方程并通过自由振动衰减法确定了系统的粘性阻尼。利用MATLAB对系统的谐振频率进行分析。
综合国内外研究现状分析，天津津腾压电隔膜泵采用泵腔隔膜与驱动装置分离的设计方法，可以减小安装空间对压电驱动装置结构的限制，从而可以将更多种类的压电驱动器应用到压电隔膜泵中。压电隔膜泵主要运用共振原理，使压电聚动器振幅通过隔膜被放大，从而提高泵腔体积的变化量。压电隔膜泵与传统压电泵相比具有输出流量大、输出压力大的优势，可实现对各种流体的输送。
