筛粉机设备电机的设计

筛粉机的驱动足在预紧和工作时要保证其始终处于弹性变形。电机定子通过楔块给压电叠堆施加预紧力,并将压电叠堆的变形转换成驱动足弹性变形,若定子材料在电机工作过程中发生屈服,驱动足对压电叠堆的响应将滞后,严重时将无法产生位移输出。

驱动足的设计

筛粉机驱动足的结构参数的决定电机在竖直方向上的振幅,对电机的输出性能影响很大。

1.杠杆臂的设计。由第二章的内容知,杠杆的末端位移损失;也就是说该值不宜过大,因为当l/t足够大时,很小的负载便会造成较大的位移损耗。因此通常控制在1-3内,本结构的设计参数为l=10.5mm,t=5mm;

2.筛粉机三角机构上一边与X轴的夹角θ的设计。在三角机构中该角度决定了结构的位移放大能力,在叠堆输出一定的条件下,定子沿Y方向的位移与θ的正切值成反比,即θ越小,放大系数越大。但因为受到设计尺寸和材料纵向刚度的制约,θ不可能无限小,这里将联合考虑θ与H对结构的影响。

3.筛粉机斜梁厚度H的设计。H的尺寸对于三角结构放大倍数有着重要影响。当驱动足最高点C处在Y向最高点时,点C与直线导轨接触,此时在C所在的端面上施加的12N的模拟预压力(1Mpa压强),在A、B两个接触面上各施加1μm的位移模拟压电叠堆的输出位移大小。

    端面最高点C的位移为预压力作用下弹性变形,与结构在垂直方向上的刚度有关,而θ的大小则决定了垂直方向上的刚度大小:垂直刚度随着θ的增大而增大。通过改变H、θ的大小分析端面A沿椭圆轨迹运动时在垂直方向的相对位移,下面通过有限元分析App对筛粉机机械Ansys分析。

    这里选择了H=0.6mm、H=0.8mm、H=1.0mm三种尺寸进行对比研究。随着角度的增大,结构在垂直方向上的刚度增大,使叠堆变形引起的驱动足纵向位移绝对值变小。端面C的位移与H、θ的关系如图4.8所示。因此取H=0.8mm,θ=12°。

4.导向块与驱动足接触平面位置的研究。由于该定子是模块式设计,驱动足与压电叠堆不直接接触,而是通过导向块作为位移传递中介来实现驱动。图4.7中A、B两端面的位置变化是靠增加调节垫片的数量来实现的,H’代表接触面上缘与杠杆臂末端的距离,在A、B两端面分别施加1μm的位移,研究杠杆臂的放大效果。在一定的范围内,端面C的Y向位移与H’的大小近似成正比关系,但受到整体框架作用的内部反力作用,在超过范围内的部分放大作用不明显或开始减小,这为筛粉机设备的后期的实验提供了充分的理论依据。

责任编辑:新乡市东源机械有限企业

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