四腔混联压电泵结构设计与试验分析

为提高压电泵的输出性能,结合串并联结构压电泵的优点,提出一种四腔混联压电泵设计。在110 V,40~400 Hz范围的正弦交流电驱动下,对制作的试验样机进行气体介质、液体介质的输送性能试验。结果显示:压电泵输送空气时,压电振子的工作模式对输出性能的影响可忽略不计,最大输出流量可达3046 mL/min。压电泵输送液体水时,采用异步驱动,输出性能更好,驱动频率为140 Hz时输出流量达到最大,为1067 mL/min。试验结果为多腔体混联压电泵的实际应用提供一定参考。

压电驱动共振式高频疲劳试验机构的设计与实验

针对在小振幅、高频受力工况下微小与硬脆材料构件的疲劳检测,提出利用压电振子(PZT、PLZT或PMN)作为高频疲劳试验机构的驱动力源,并利用系统共振方法设计高频疲劳试验机构。首先,介绍压电共振式疲劳试验机构的工作原理,建立了动力学模型,获得了系统的动态特性。然后,设计和制作了样机。最后,利用样机测量了作用在试件上的动载荷。实验结果表明:改变输入交流电压幅值(100～250V)和板弹簧厚度(1.1～0.6mm),可施加在试件上的动载荷为24.7～99.2N。本文制成的样机适用于测试动载荷在为24.7～99.2N,且在小振幅、高频受力工况下试件的拉伸和弯曲疲劳性能。

压电俘能地板设计与实验研究

设计了一种踩踏式压电俘能地板,将行人踩踏时产生的机械能转化为电能,收集后向用电器供电。首先采用三维建模软件进行机械结构设计和能量收集系统设计,然后制作样机进行实验,测出实际压电地板的最大输出电压,将理论值和实际值进行对比,踩踏力为850 N时,压电地板的最大输出电压为14.6 V,其性能符合预期。

微流控系统中压电泵及其应用的研究进展

微流控系统作为微机电系统的一个重要分支,被广泛应用于微尺度环境下的航空航天、生物医疗、化学检测等领域。压电泵作为微流控系统的“心脏”,负责为微流控系统提供动力,体现了微流控系统的发展水平。压电泵将驱动部件、工作部件和控制部件集为一体,有效减少传统泵类中由于不同部件在运动过程中产生的能量损耗,具有体积小、结构简单、能耗低等特点。介绍了近年来国内外关于压电泵的研究成果,并根据压电泵的相关结构、工作模式等方面进行分类、归纳、总结,分析目前压电泵发展过程中存在的主要问题,并从多方面讨论压电泵的性能优化研究,对其潜在的应用前景及发展趋势进行展望,给开展压电泵技术研究提供一定参考。

压电振动能量俘获的研究进展

研究了压电陶瓷材料的相关参数以及不同压电单元结构的差异性。在分析压电效应原理的基础上对比说明了对环境中振动能量的收集方法。阐述了悬臂梁式、钹式、多层堆叠式压电换能结构的适用场景,并提出了机械结构的改进方向;详细总结了控制电路的搭建及改进,包括对整流、稳压电路工作原理的分析,得出在不同能量收集电路适用场景的搭建方式;对于能量收集电路转化的电能储存介质进行了深入研究,说明了超级电容应用于压电振动能量俘获的合理性,并且对基于压电能量收集的应用进行了分类,详细探讨了压电能量收集方法。根据实验结果提出了一种新型压电振动能量换能器,即踩踏式压电俘能器。

适用于生物薄膜材料的压电驱动高精度疲劳试验机构(英文)

为研究生物薄膜材料的疲劳行为及其机制,对其进行疲劳测试,利用压电振子作为疲劳试验机构的驱动力源,并基于系统共振方法设计了适用于昆虫薄膜材料的疲劳试验机构.首先,介绍压电驱动式疲劳试验机构的工作原理,然后建立动力学模型,获得机械系统的动态特性,并制作了样机.最后利用样机在蜻蜓翅翼上施加给定循环特性R=0.1的交变应力,通过对试验结果的观察,分析了蜻蜓翅翼由于疲劳破坏所引起的一系列裂纹产生、扩展的机理.制成的样机满足对生物薄膜材料进行疲劳试验所需的载荷小、加载精度高、共振稳定可靠和抗干扰能力强等要求.

机械系统状态空间法在风力发电机主轴系统上的应用

应用结构动力学和现代控制理论,把风力发电机组低速轴考虑为柔性轴,把高速轴考虑为刚性轴,建立了风力发电机组主轴系统的状态空间模型,并对其仿真分析,确定了抑制主轴系统振动的途径。

作用在风力发电机组上的载荷浅析

对风力发电机组零部件进行了受力分析,其受到的载荷主要由作用在叶片的来风气动推力、惯性力和自身的结构力构成。按照来源将以上载荷分为谐振载荷、瞬态载荷、周期载荷、随机载荷、稳定载荷。在风力机零部件的设计中,需要计算疲劳载荷和极限载荷。可以采用在作用时间上把极限载荷的周期部分与随机部分分离,推导出风力发电机组在任意工况下、工作周期内极限载荷的数学公式,以对机组零部件上的极限载荷的进行确定。

压电自发热鞋的研究

文章介绍了一种压电自发热鞋,此款压电自发热鞋的工作原理是利用压电材料的正压电效应,收集人们踩踏产生的机械能,将其转换成电能用于鞋靴自发热。其结构简单、无污染零排放,具有巨大的研究价值和发展前景。

浅析发电地板的技术发展

文章介绍了电磁发电机式、PVC太阳能光伏发电式和压电体单元式3种发电地板,比较了其工作原理和技术特点,后两种具有结构简单、体积小、造价低的特点,具有广泛的应用前景。

冷作模具钢激光熔覆Ni基合金组织和性能研究

为提高Cr12MoV模具钢硬度和耐磨性,研究采用激光熔覆技术在其表面制备Ni基合金.研究结果表明,涂层显微组织为异向生长的树枝晶,涂层相结构为γ-(Fe, Ni)、Cr_(7)C_(3)、BNi_(2)以及Ni-Cr-Fe相.由于细晶强化、固溶强化和第二相强化作用,使熔覆层平均硬度比基体硬度提高了175%.涂层摩擦系数为0.2,明显小于基体(0.4),涂层的磨损体积较基体提高1个数量级.

共振型气体泵用压电振子的疲劳寿命

考虑压电振子的疲劳寿命与压电泵的使用寿命有关,本文对其疲劳寿命进行了分析研究。首先,对锆钛酸铅(PZT)陶瓷(文中使用PZT-5)在力电耦合场作用下发生疲劳破坏时的极限应力与循环次数之间的对应关系进行了数值测定,借助变异系数对所选子样个数的合理性进行了判别和修正。然后,经数据处理,得到置信度为95%、存活率为99.9%时PZT的安全寿命,p-S-N双对数曲线及其对应的线性回归方程,为压电振子的疲劳寿命计算提供了必要的数据基础。最后,利用ansys和miner疲劳损伤累积假说对某共振型气体压电泵用压电振子的疲劳寿命进行计算,结果显示其为4461h,此时的安全系数为1.25。得到的结果完善了共振型气体压电泵的技术参数,该疲劳曲线和计算方法也可应用到其它泵用PZT-5压电振子的疲劳寿命计算。

压电共振型隔膜气泵设计

提出了一种利用系统共振原理的压电共振型隔膜气泵。分析了共振泵的工作原理,建立了共振泵的动力学模型,通过计算获得影响共振泵输出流量的主要因素。设计了共振泵样机,使用激光测微仪测得隔膜片的放大位移约是同一支撑条件下的压电振子位移的5.3倍,设计了测量共振泵输出流量的实验装置。通过实验测试得到在不同的振动弹簧刚度、调整弹簧片刚度和隔膜片刚度下输出流量及其相应的变化规律。实验测试表明:在输入电压为150 V、振动弹簧片厚度为0.6 mm、调整弹簧片厚度为1.4 mm、刚性传振活塞与隔膜片半径比为0.5和共振频率为230 Hz时,输出流量可以达到1 650 mL/min。

镁合金激光熔覆铝涂层显微硬度和耐磨性分析

为了提高镁合金表面显微硬度和耐磨性,文章研究利用激光熔覆技术,在镁合金表面制备Al+Y_(2)O_(3)涂层。结果表明,由于细晶强化和第二相强化作用,涂层的硬度较镁合金提高179%,随着Y_(2)O_(3)含量的增加,涂层显微硬度增加;涂层磨损体积较镁合金降低72.5%,且随着Y_(2)O_(3)含量的增加,涂层耐磨性有所增加。

镁合金激光熔覆铝涂层显微组织和耐蚀性分析

本文为了提高镁合金表面耐蚀性,利用激光熔覆技术,在镁合金表面制备Al+Y_(2)O_(3)涂层。结果表明,随着涂层中Y_(2)O_(3)的含量逐渐增加,花瓣状晶粒数量也逐渐增加,并逐渐细化;涂层腐蚀性能随Y_(2)O_(3)的含量增加逐渐改善。

磁力弹簧式压电共振型气泵的设计

利用压电振子的振动激励相连接的隔膜共振原理,提出了用磁力弹簧式压电共振型气泵来提高压电泵对气体的驱动能力。首先,分析磁力弹簧式共振泵的工作原理,建立了共振泵的动力学模型,计算得出了影响隔膜振幅的主要因素。接着,设计和制作了样机,使用阻抗分析仪和激光位移计分别测得系统的共振频率及压电振子的位移放大倍数。最后,设计了测量共振泵流量和输出压力的实验装置,得出了磁力弹簧轴向间距对输出流量和输出压力的影响。实验测试表明:当输入正弦电压为200V,系统共振频率为134Hz,磁力弹簧的轴向间距为9mm时,压电振子的位移放大倍数约为4.3,其最佳输出流量为524ml/min,最佳输出压力为9.2kPa。结果显示,提出的磁力弹簧式压电共振型气泵提高了气体的输送能力。

一种改变生活的发电地板

介绍了一种受到专家和学者广泛关注的发电地板的结构,工作原理为利用行人的踩踏的动能,通过机械结构传递给发电机,转化为电能。它的特点是无环境污染、零碳排放,具有一定的研究价值和商业前景。三角形支撑结构的发电地板功率可达 4 至 6 瓦,目前其发电效率和成本是限制发电地板更广泛应用的瓶颈。

压电效应的应用

文章介绍了压电材料的正压电效应和逆压电效应,介绍了发电地板、纳米发电机、海洋浮体发电等装置利用正压电效应的压电发电技术概况。上述压电发电装置结构简单、体积小、重量轻、造价低,具有广阔的应用前景。

一种发电地板的研究

文章介绍了压电材料的正压电效应与逆压电效应、一种发电地板的结构和工作原理以及其核心部件压电体的相关特点。压电地板结构简单、成本低,具有广泛的应用前景。

单腔体压电泵输出性能分析

为验证理论上计算得到单腔体压电泵输出能力的准确性,将应用理论公式计算得到的单腔压电泵的输出流量与输出压力值与试验获得的结果进行比较。结果显示,在(40~400)Hz工作频率范围内,当单腔体压电输送液体水时,在小于第一个最佳工作频率点100Hz工作时,由理论公式计算获得输出流量与试验测试结果比较接近,输出流量和工作频率成很好的线性关系,而当工作频率大于第二个最佳工作频率点160Hz时,二者比较相差很大,理论计算公式不能准确计算压电泵的实际输出;试验获得输出压力值为理论计算压力值的(4~5)倍。当输送气体空气时,在输出流量方面二者比较接近,在最佳工作频率点附近工作时压电振子会发生共振,使实际输出流量大于理论计算结果;在小于输出流量最佳工作频率点220Hz工作时,实际输出压力值与理论计算值比较接近。