垂直双驱动型压电振动送料器的结构设计与试验研究

垂直双驱动型压电振动送料器的结构设计与试验研究

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文集编号: 2015012105409

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文档介绍

振动送料器具有整列特性好、定向输送能力强和工作效率高等优点,广泛应用在机械、电子、医药等生产领域。传统的振动送料器以电磁方式驱动,一般体积大、噪音高、耗能大,特别是振幅大,不适用于微小精密零件的输送。压电式振动送料器是近年发展起来的一种新型送料器,具有振幅小、精度高、稳定性好等优点,在食品、精密电子等领域已得到广泛应用。现有的压电式振动送料器有悬臂梁式与垂直式两种驱动方式,其中,垂直驱动式压电振动送料器由我国自主开发而形成。但其中作为驱动源的压电振子仅有一个,驱动能力有限,还不能适应较大载荷的驱动要求。本文结合国家863项目“垂直驱动式压电送料器开发研究”,提出并设计了垂直双驱动型压电振动送料器(以下简称垂直双驱动送料器),以期提高这种送料器驱动物料的能力。首先对垂直双驱动送料器的驱动源,即环形压电振子,建立力学模型和平衡方程,进行挠度分析,计算最大挠度。利用ANSYS进行模态分析,得到环形压电振子的固有振型以及对应的固有频率。通过试验,得到中心点的挠度与驱动电压和驱动频率的关系以及相应的频率特性图和电压特性图。设计加工垂直双驱动送料器,特别是底座、支撑弹簧、传振杆、压电振子、压环和顶盘的设计、选材和加工,介绍整机工作原理,当驱动频率等于整机谐振频率,整机产生共振,送料能力最强。在垂直双驱动送料器装配过程中,为了提高装配质量和装配效率,确保同一批产品的一致性,制定了垂直双驱动送料器的装配工艺流程。建立垂直双驱动送料器的力学模型,进行振动分析,计算固有频率,得出影响系统固有频率的因素。通过振动分析,比较垂直双驱动送料器与垂直单驱动送料器的最大振幅,在支撑弹簧和环形压电振子刚度计算的基础上,计算最大振幅的比值。利用Hypermesh和ANSYS软件对垂直双驱动送料器进行模态分析和谐响应分析。通过模态分析,得到整机的5阶模态,整机的1阶模态最接近实际工作情况,得到此时整机的固有频率;通过谐响应分析,得到了料盘边缘点的幅频曲线。对垂直双驱动送料器进行相关试验,确定测量输送物料速度和料盘振幅的试验方法,根据测量结果,得到送料性能的电压特性和频率特性。垂直双驱动送料器比垂直单驱动送料器的初始激励大,承载能力强。通过试验,确定垂直双驱动送料器的最大承载能力,以及与垂直单驱动送料器的最大承载能力之比。

文档标签: 机械设计
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