1 浙大宁波理工学院 机电与能源工程学院, 浙江 宁波 315100
2 浙江大学 机械工程学院, 浙江 杭州 310027
3 宁波市博尔法液压有限公司, 浙江 宁波 315502
压电陶瓷材料具有优良的力学性能和响应特性, 将其作为智能执行器应用于液压阀中, 是持续多年的研究热点。但压电驱动器输出仅为微米级, 难以直接满足液压阀的使用要求, 因此需要设计相应的微位移放大机构。首先, 重点介绍了柔性铰链放大机构及其在压电阀中的典型应用, 根据原理可分为杠杆、三角、桥式等放大形式; 其次, 归纳了基于液压放大和晶片放大机构的两类压电阀的代表性结构和性能特点; 最后, 分析对比了三类放大机构应用于压电阀中的优缺点。结果表明, 铰链放大结构简单, 再现性好; 液压放大占用空间小, 频带宽, 倍数高; 晶片放大频响高, 只适用于伺服和先导控制。
压电阀 放大机构 柔性铰链 液压放大 压电晶片 piezoelectric valve amplification mechanism flexure hinge hydraulic amplification piezoelectric bimorph
1 浙大宁波理工学院 机电与能源工程学院, 浙江 宁波315100
2 浙江大学 机械工程学院, 浙江 杭州310027
3 宁波市博尔法液压有限公司, 浙江 宁波315502
以压电执行器为核心的高速开关阀及伺服阀等压电式液压阀具有频响高, 微动性能好, 结构紧凑等优点, 是新型阀控类型之一, 受到国内外研究者的持续关注。首先, 该文介绍了阀用压电执行器的分类和特点, 根据工作原理分为直推式和步进式2类4种形式; 其次, 对先导型、直动型、喷嘴挡板型和开关型4种典型压电阀的研究进展进行了梳理, 分析了各自的代表性结构、性能特点。结果表明, 随着未来对液压阀精密化、智能化需求的提升, 压电液压阀的应用前景更广。因此, 除高性能介电材料开发外, 如微位移放大、迟滞补偿控制等关键压电驱动与控制技术仍有待深入研究。
压电陶瓷 压电执行器 液压阀 位移放大 迟滞特性 piezoelectric ceramic piezoelectric actuator hydraulic valve displacement amplification hysteresis characteristic
吉林大学,机械科学与工程学院,吉林,长春,130025
分析了尺蠖型压电直线驱动器的结构原理,建立了驱动器系统动力学模型.对驱动器定子进行了模态分析,并对分析结果进行了评价.对设计开发的驱动器样机输出特性进行了试验测试,实验测得驱动器单步输出位移稳定可靠,100 V驱动电压下,单步输出位移为9.8 μm.对驱动器直线动子的速度、加速度特性进行了测试,依据速度、加速度信号进一步分析了驱动器的动态响应特性.实验结果表明,所开发的驱动器具有动态特性好、运动稳定等优点.
压电驱动器 尺蠖运动 精密定位 直线运动 动态特性
1 吉林大学,机械工程学院,吉林,长春,130025
2
提出了一种利用双压电晶片驱动小型平台的研究方案,该平台可实现水平面内的两自由度精密运动.在对粘滑型运动机构的工作原理进行分析的基础上,建立了压电式粘滑机构的动力学模型并进行了仿真分析,设计研制了试验样机,并从运动性能和承载能力两个方面对样机进行了实验研究.实验结果表明,设计的压电薄膜型精密运动平台结构简单、体积小、质量轻、步距稳定且行程大,电压低于30 V驱动时,步距误差不超过0.5μm,承载能力约为自身质量的7～8倍.
压电双晶片 精密运动平台 粘滑效应 微操作 微小机器人
1 吉林大学,机械科学与工程学院,吉林,长春,130025
2 吉林大学,机械科学与工程?г?吉林,长春,130025
提出了一种将压电叠堆驱动元件应用到精密旋转驱动器上的研究方案.在对驱动器机械结构及旋转运动工作原理进行分析的基础上,建立了以压电叠堆为驱动元件的旋转驱动数学模型,采用有限元分析软件对机械结构进行了分析,并从旋转运动分辨率、运动稳定性等方面对所设计加工的样机进行了实验研究.实验结果表明设计的结构具有分辨率高、行程大和运行稳定等优点,克服了目前精密驱动机构存在的位移最小分辨率和大行程共存性不好的问题.
旋转驱动 压电叠堆 有?拊治?柔性铰链
吉林大学,机械科学与工程学院,吉林,长春,130025
研制了一种以自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片为驱动单元的新型惯性冲击式旋转精密驱动器.对自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片的动态特性进行了有限元法和实验分析,提出了压电双晶片型惯性冲击式精密驱动器特定的定频调压驱动方法.对压电双晶片型惯性冲击式旋转精密驱动器进行了性能测试,驱动器旋转行程为180°、旋转步长分辨力为1μrad、最大转速为0.2 rad/min、最大扭矩为0.02 Nm.该驱动器结构简单,特别是成本为传统惯性冲击式驱动器的1/100左右.
惯性冲击 压电双晶片 悬臂 有限元分析
