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磁力弹簧式压电振动送料器的设计与试验

哈尔滨工程大学学报 2014年第12期35卷 1548-1552页

作者：田晓超杨志刚刘勇沈燕虎吴越吉林大学机械科学与工程学院吉林长春130025

针对压电送料器随外部载荷变化输送速度不稳定的问题,提出了一种利用磁力弹簧改变传振性能及系统共振原理的新型结构压电振动送料器装置。分析了磁力弹簧式压电振动送料器的工作原理,建立了振动送料器的动力学模型,计算分析得出了影响... 详细信息

针对压电送料器随外部载荷变化输送速度不稳定的问题,提出了一种利用磁力弹簧改变传振性能及系统共振原理的新型结构压电振动送料器装置。分析了磁力弹簧式压电振动送料器的工作原理,建立了振动送料器的动力学模型,计算分析得出了影响振动送料器输送性能的主要因素。制作了系统结构样机,利用阻抗分析仪测得系统的共振频率和阻抗特性。设计了振动送料器的试验装置。试验测试分析表明:系统在共振条件下,磁力弹簧轴向间距为2.8 mm时,振幅达到123μm,提高了系统的承受载荷,并且在一定的载荷范围内保证了物料稳定、均匀快速的输送。

关键词：压电振动送料器系统共振磁力弹簧物料输送

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磁力弹簧式气体隔膜泵的研究

压电与声光 2018年第5期40卷 759-762页

作者：伊延吉王桂龙王洪臣杨志刚长春工程学院工程训练中心吉林长春130012 吉林大学机械科学与工程学院吉林长春130025

提出了利用磁力弹簧构造气体隔膜泵,并对气体隔膜泵的具体结构与工作原理进行阐述。对气体隔膜泵的核心部件压电振子、被动截止阀等进行选择和设计;对磁力弹簧结构进行分析,通过理论计算确定磁力弹簧的轴向力与轴向间隙的关系;通过实验... 详细信息

提出了利用磁力弹簧构造气体隔膜泵,并对气体隔膜泵的具体结构与工作原理进行阐述。对气体隔膜泵的核心部件压电振子、被动截止阀等进行选择和设计;对磁力弹簧结构进行分析,通过理论计算确定磁力弹簧的轴向力与轴向间隙的关系;通过实验方法,对不同阀口直径气体隔膜泵的输出流量与压力进行验证。结果表明,磁力弹簧构造气体隔膜泵能大幅提高泵体容积变化率,磁力弹簧能提供很好的刚度,输出流量、压力与同类气体泵相比大幅提高。

关键词：磁力弹簧气体隔膜泵压电振子

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磁力弹簧式共振型压电气泵研究

磁力弹簧式共振型压电气泵研究

作者：王兴元吉林大学

学位级别：硕士

气体隔膜泵是一种小型的流体泵，近年在医药生物、精细化工、航空航天、微机电系统等领域得到了广泛的应用。目前市场上的气体隔膜泵主要有利用电机凸轮机构驱动的电磁隔膜泵和利用压电振子驱动的压电隔膜泵两大类，电磁隔膜泵在实际... 详细信息

气体隔膜泵是一种小型的流体泵，近年在医药生物、精细化工、航空航天、微机电系统等领域得到了广泛的应用。目前市场上的气体隔膜泵主要有利用电机凸轮机构驱动的电磁隔膜泵和利用压电振子驱动的压电隔膜泵两大类，电磁隔膜泵在实际应用过程中会存在结构复杂、成本高、噪声大等问题;而压电隔膜泵则存在容积变化率低、压电振子过热、易碎裂、易退极化等问题。本文结合国家自然科学基金项目《压电型气体隔膜泵设计理论与关键技术研究》（项目编号：50735002）的研究，首次提出将磁力弹簧用于构造共振泵，研究了相关理论与技术问题。将磁力弹簧用于共振气泵研究的优点是它可以增加泵体的容积变化率，还可以使系统结构简化、降低噪音并且增加系统的可靠性和稳定性，最重要的是可通过调整磁力弹簧的轴向间隙来改变机械系统的刚度，进而十分方便的调整整个机械系统的共振频率。压电振子是磁力弹簧共振泵的核心部件，为整个共振系统提供激励。本文采用的压电振子是环形压电陶瓷与环形基板利用环氧树脂粘接而成，将压电振子作为磁力弹簧共振泵激振体的一部分，对其进行仿真，通过激振体的模态分析和谐响应分析，确定了压电振子的最终结构参数。利用磁荷观点对磁力弹簧的轴向力进行理论推导，并且通过划分单元格，采用离散求和的方法和并结合matlab编程计算了磁力弹簧的轴向力和轴向间距的关系，然后利用曲线拟合的方法求出其关系式，得出磁力弹簧的轴向刚度和轴向间距的关系。并且通过设计试验对所用磁力弹簧的轴向力进行了测量，同样利用对拟合曲线求导的方法得出轴向刚度和轴向力的关系。对磁力弹簧式共振气泵的工作原理进行了介绍，对共振体的工作原理进行定性的分析，分析了磁力弹簧对整个激振体的作用;并设计了主要部件，建立了激振体部分的动力学模型，得到影响激振体位移的因素;对主要部件的刚度进行了计算;利用精密阻抗分析仪和激光测微仪分别对激振体的共振频率和激振体的位移进行测量，得到激振体的共振频率与磁力弹簧轴向间距的关系，并与压电振子中心点的位移量进行了比较，得出共振泵激振体的位移放大倍数。对磁力弹簧式共振泵泵体的基本结构和工作过程进行详细的介绍，利用板壳理论对泵体隔膜进行了优化，最终确定了隔膜的结构参数;详细分析腔体的容积变化率、流体流态以及阀的滞后性对泵性能的影响;设计性能测试装置，并以测试结果为依据又选则了阀的阀堵直径、悬臂宽度，腔体高度以及阀座的预紧高度，最终确定共振泵泵体最佳结构参数。分析了导致压电振子在竖直方向扭转的原因，由于加工误差的存在，实际上共振泵中磁力弹簧的轴向刚度与理论计算值不太一致，磁力弹簧的两磁铁在轴向上并不是完全同心的，这样就会在原来只有一个轴向力的基础上额外的产生一个径向力，径向力和轴向力会对与悬浮磁铁相连接的压电振子产生力矩，随着轴向间隙的减小，径向力越来越大，两环形磁铁偏心越来越严重。因此磁力弹簧的实际轴向刚度要比理论计算值要小，而径向刚度则会增加。磁力弹簧共振泵成功的关键在于磁力弹簧轴向刚度的控制、增加压电振子的激励以及提高压电振子激励的利用效率。磁力弹簧轴向刚度的控制可以借鉴磁悬浮列车以及磁力轴承所取得的研究成果;增加压电振子的激励的关键在于寻求具有优质性能参数的压电陶瓷来制作压电振子;而提高压电振子激励的利用效率则必须通过完善共振泵结构设计来实现。

关键词：环形压电振子磁力弹簧共振频率压电气泵

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磁力弹簧式压电共振型气泵的设计

光学精密工程 2012年第7期20卷 1573-1579页

作者：谢海峰吴越接勐杨志刚王兴元吉林大学机械科学与工程学院吉林长春130025 吉林化工学院机电工程学院吉林吉林132022

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... 详细信息

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。

关键词：磁力弹簧共振泵气泵压电振子

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磁力弹簧的工作特性分析

现代制造工程 2003年第6期 73-74页

作者：蔡长春徐志峰庄建平余欢南昌航空工业学院材料工程系 330034

弹性分析显示 ,磁力弹簧的弹力与位移变化的特性曲线呈渐增型 ,具有显著的短行程减振和快速减振效果。

关键词：磁力弹簧工作特性弹性分析弹力

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磁力弹簧在汽车悬架系统的应用研究

车辆与动力技术 2004年第2期 5-9页

作者：李云超王良曦张玉春装甲兵工程学院机械工程系北京100072

利用永磁铁间同极相斥的特性,构造了用于汽车减振系统的一种非接触、非线性的磁力弹簧.基于构建的永磁弹簧,建立了1/4车辆的悬架模型,并研究了磁力悬架系统的减振性能.仿真表明,磁力悬架比传统悬架具有较好的乘坐舒适性,能替换汽车悬架... 详细信息

利用永磁铁间同极相斥的特性,构造了用于汽车减振系统的一种非接触、非线性的磁力弹簧.基于构建的永磁弹簧,建立了1/4车辆的悬架模型,并研究了磁力悬架系统的减振性能.仿真表明,磁力悬架比传统悬架具有较好的乘坐舒适性,能替换汽车悬架系统的弹性元件,具有较大的应用和研究价值.

关键词：汽车悬架系统永磁铁磁力弹簧乘坐舒适性减振系统

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弹簧-电磁力准零刚度隔振器研究

海军工程大学学报 2018年第5期30卷 36-41页

作者：苏攀吴杰长刘树勇方远海军工程大学动力工程学院武汉430033

为了更有效地抑制振动,首先将电磁力弹簧与垂直正刚度弹簧并联,设计了具有高静刚度-低动刚度特性的弹簧-电磁力准零刚度隔振器;然后,分析了该隔振器的力学特性,给出了达到准零特性各参数应满足的条件。最后,建立了准零刚度隔振器承载质... 详细信息

为了更有效地抑制振动,首先将电磁力弹簧与垂直正刚度弹簧并联,设计了具有高静刚度-低动刚度特性的弹簧-电磁力准零刚度隔振器;然后,分析了该隔振器的力学特性,给出了达到准零特性各参数应满足的条件。最后,建立了准零刚度隔振器承载质量和施加简谐激励力时系统的非线性动力学方程,并利用平均法分析了系统的动力学特性。研究结果表明:适当地控制外界激励幅值、通电电流或者增大系统的阻尼系数,可使系统处于不同周期振动状态,并能有效地抑制系统振幅。

关键词：磁力弹簧非线性隔振高静态低动态刚度平均法

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一种新颖的磁力弹簧及其弹性

机械工程学报 1998年第3期34卷 57-59页

作者：钱坤喜吕利昌茹伟民郑铭马履中江苏理工大学生物医学工程研究所

研制了一种磁力弹簧，它由直径大小不同的两个磁环同轴同向排列，其中一环固定，另一环可轴向滑动，组成磁力弹簧。在磁场作用下，两环自动保持一定的轴向间隙，任何外力作用下此间隙的改变会产生一个恢复力，即弹力。与机械弹簧相比较... 详细信息

研制了一种磁力弹簧，它由直径大小不同的两个磁环同轴同向排列，其中一环固定，另一环可轴向滑动，组成磁力弹簧。在磁场作用下，两环自动保持一定的轴向间隙，任何外力作用下此间隙的改变会产生一个恢复力，即弹力。与机械弹簧相比较，磁力弹簧不仅节省金属材料，而且具有稳定性好及振动噪声小等优点。弹性分析显示，磁力弹簧的弹力随位移变化的线性相当好，弹性大小和可压缩位移取决于大、小磁环的直径及两者之差和磁环的轴向高度。

关键词：弹簧磁力弹簧弹性材料

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超导磁悬浮列车导向磁力弹簧的特性研究

国外铁道车辆 2020年第1期57卷 11-16页

作者： [日]Takenori YONEZU 白春玲(译) 刘宏友(校) 不详

超导磁悬浮列车所用磁力弹簧的横向运动和侧滚运动都是强耦合的,其特性是决定磁悬浮列车浮起速度的重要指标。根据间隙和超导磁体的磁通势等设计参数来确定弹簧技术规格,对于设计磁悬浮车辆是非常重要的。本文根据磁悬浮列车的电磁力特... 详细信息

超导磁悬浮列车所用磁力弹簧的横向运动和侧滚运动都是强耦合的,其特性是决定磁悬浮列车浮起速度的重要指标。根据间隙和超导磁体的磁通势等设计参数来确定弹簧技术规格,对于设计磁悬浮车辆是非常重要的。本文根据磁悬浮列车的电磁力特性和车辆动力学原理,阐述了用计算机模拟方法研究设计参数的改变对磁悬浮列车性能的影响。

关键词：超导磁悬浮磁力弹簧特性日本