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压电叠堆驱动式液压直线马达研究

高俊峰  
【摘要】: 本文将压电驱动与液压传动技术相结合,提出了一种新型的压电叠堆驱动式液压直线马达(压电液压直线马达),它具有压电驱动与液压马达的综合技术优势。研究中以压电叠堆泵为动力元件驱动液体循环实现动力传输与运动转换,进而形成液压缸的宏观直线运动,主要研究内容如下: 1.建立了压电叠堆驱动器的力学模型,研究压电叠堆变形量及驱动力与其结构参数和控制参数间的关系;获得压电叠堆驱动器机电能量转换效率及机械效率的影响因素,在此基础上对压电叠堆的幅频特性进行了测试,为压电液压直线马达的设计提供依据。 2.建立了包括压电叠堆、单向阀及液压缸在内的压电液压马达系统的的简化模型,获得了影响压电液压直线马达工作性能的关键要素;研究了不同负载(弹性负载和恒力负载)对压电液压直线马达机械效率的影响规律;分析相关结构参数(包括泵腔薄膜刚度、腔体高度、液压缸直径、单向阀的结构及法孔位置等)对压电泵及压电液压直线马达性能的影响规律,并给出相应的设计准则;对泵腔薄膜及刚性顶块组合刚度进行了有限元分析。 3.设计研制了压电液压直线马达试验样机,并以泵腔薄膜刚度和腔体高度为调整对象,进行压电泵及压电液压直线马达性能的测试与分析,获得了相关参数对压电泵流量、压电液压马达输出速度及驱动力的影响规律。试验结果表明,利用压电叠堆泵驱动流体循环可实现压电液压直线马达的预期功能,试验中所获得的液压马达的最大速度和驱动力分别为11.8mm/s和90N,证明了压电液压直线马达的可行性。


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