基于GMM驅(qū)動(dòng)器的三柱塞高頻微小泵的基礎(chǔ)研究.pdf

1、在液壓傳動(dòng)及控制領(lǐng)域中，稀土超磁致伸縮材料(Giant MagnetostrictiveMaterial，簡(jiǎn)寫(xiě)為GMM)以其頻響高、輸出力大、帶載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在被發(fā)現(xiàn)之后立刻吸引了各國(guó)學(xué)者的研究，并將其作為驅(qū)動(dòng)元件應(yīng)用于液壓領(lǐng)域;通過(guò)其可以直接把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，能夠很好的解決傳統(tǒng)泵效率低、輸出流量大、易損件壽命低、沖擊噪聲大等弊端，在流體傳動(dòng)領(lǐng)域具有廣泛的研究意義。
　　本文在超磁致伸縮材料優(yōu)良特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種以超磁致

2、伸縮轉(zhuǎn)換器(Giant Magnetostrictive Actuator，GMA)為動(dòng)力元件的三柱塞腔式微小泵。通過(guò)理論分析超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器，搭建其靜態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型及AMESim建模仿真，得出的仿真結(jié)果顯示GMA的階躍上升時(shí)間只有0.197 ms，輸出力達(dá)到1467N，位移輸出為96.55μm，通過(guò)分析可知本文設(shè)計(jì)的GMA響應(yīng)速度非常快，位移和力的輸出大，完全能滿足高頻微小泵對(duì)驅(qū)動(dòng)元件的設(shè)計(jì)要求。在本文設(shè)計(jì)的GMA的基礎(chǔ)上，以提高微

3、小泵的響應(yīng)速度和自吸能力為目的，提出了基于GMM驅(qū)動(dòng)器的三柱塞高頻微小泵。
　　通過(guò)理論分析、有限元分析、AMESim建模仿真等方法綜合分析和研究了三柱塞高頻微小泵的總體結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、液力端結(jié)構(gòu)以及各項(xiàng)參數(shù)，得出了影響其工作性能的主要因素;利用ANSYS軟件對(duì)GMA的激勵(lì)磁場(chǎng)進(jìn)行有限元分析，確定了最合理的磁回路材料和搭配間隙，優(yōu)化了整個(gè)磁回路結(jié)構(gòu);通過(guò)分析研究結(jié)果可知:設(shè)置合理的驅(qū)動(dòng)頻率、阻尼系數(shù)、負(fù)載壓力和等效質(zhì)量都可以提高三

4、柱塞高頻微小泵的輸出流量。在300Hz的驅(qū)動(dòng)頻率下，基于GMM驅(qū)動(dòng)器的三柱塞高頻微小泵的穩(wěn)態(tài)輸出流量為1.035L/min、階躍響應(yīng)上升時(shí)間為0.297ms、穩(wěn)態(tài)調(diào)整時(shí)間Ts=1.45ms，泵腔內(nèi)外最大壓強(qiáng)差為1.958Mpa，自吸高度可達(dá)2.835m。
　　由上述可知，本文設(shè)計(jì)的基于GMM驅(qū)動(dòng)器的三柱塞高頻微小泵具有響應(yīng)速度快、自吸能力強(qiáng)、流量輸出穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足流量精密控制和無(wú)須提前灌泵等工作要求，可應(yīng)用在國(guó)防、醫(yī)療、農(nóng)林