采用纵振换能器的超声振动给料系统的实验研究

【摘要】： 本文结合国家自然科学基金项目“用于振动给料的超声波驱动理论与方法的研究(项目编号:50575088)”开展研究工作。和已有的振动给料器相比,利用超声振动实现物料的有序输送是一个全新的设想,本文根据压电及超声波驱动技术,进行了有关的理论分析和计算,设计出采用纵向振动模式的超声换能器为驱动源的新型超声振动给料方式,自制了样机,并进行了相关的实验测试与分析。 论文对国内外振动给料器的发展状况进行了概述,阐述了在超声振动状态下完成物料输送、实现给料功能研究的课题背景、意义以及可行性;讨论了超声换能器的振动模态等基础技术理论,并根据相关的分析和计算,选择了纵向振动模态的螺栓紧固型压电式超声换能器;对其结构参数进行了设计计算,并且自制了用于实验的超声振动给料器样机;在对超声波振动给料方式的结构进行了分析研究的基础上,建立了系统的动力学模型,分析了其固有频率和激振频率的关系;利用ANSYS软件对换能器的纵向振动模态进行了分析,并利用阻抗分析仪测取了换能器在不同的状态下的谐振频率及阻抗的变化;通过实验,测定了换能器的端面振幅,并对给料器样机进行了初步实验,分析了系统没有达到谐振状态和实现最佳给料性能的几种原因,最后对给料器结构的优化提出了进一步的构想。 超声波振动给料器的工作频率为20kHz左右,振幅一般不大于20μm,具有送料平稳、无噪声、不产生磁干扰等特点。本文是在课题组首次提出采用超声振动方式完成给料功能的概念基础上开展实验研究的。