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新型压电送料器的研究

范尊强  
【摘要】: 振动送料器是自动化生产线中不可缺少的重要装置,现有的振动送料器主要是电磁驱动型。压电送料器具有耗能低、噪音小,国外已在食品、药物、精密电子器件等要求环境洁净的生产领域中广泛推广应用。现有的压电送料器由日本最早开发并通过多项专利保护起来。开发形成我国自主知识产权的新型压电送料器十分重要。 文中分析了现有压电送料器的结构形式及其驱动送料器机理,提出一种新型横向悬臂式压电送料结构,通过横向设置的多个压电双晶片与弹性支撑板弯曲振动的配合形成对物料的推送能力,是压电送料器的一种新型式。本文阐述、分析了这种压电送料器的工作原理、结构设计与振动控制问题,开发研制样机进行了试验。主要研究内容如下: 分析了送料器核心器件—压电振子的动态与静态性能,建立了数学模型并推导了理论公式;然后通过多组压电振子与谐振弹簧组合的对比实验测试,与理论分析结果进行了比较,在此基础上设计了横向悬臂式压电送料结构。 研究了横向悬臂式压电送料器的驱动电源与控制问题,根据压电送料器的特点,设计了驱动电路。搭建了集振动检测、信号处理与反馈控制等功能于一体的压电送料器专用电源,从而保证了压电送料器协调、稳定地工作,提高了对物料的输送质量与效率;在此基础上加入实时操作系统,强化了软件系统的快速响应和稳定性等重要性能,提供了更易于用户使用与维护的电源控制系统。 根据理论分析为指导制作了新型压电送料器样机,经过实验验证可以完成的送料工作。后来分别对影响压电送料器性能的各参数进行了多组实验和分析,总结出工况变化对送料器性能的影响,进行了响应的结构参数优化。新型横向悬臂式压电送料器的结构更加紧凑,高度更低,输送速度调节范围广,适用于更多应用领域。专用驱动电源可以实现跟踪不同工况下压电送料器谐振频率的变化,保证了压电送料器始终处于最佳输送状态。 横向悬臂式压电送料器为本文提出并进行了相关研究,由于构成方法与传统的悬臂振动式结构完全不同,具有创新性。


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