压电驱动撞针式高黏性胶体微喷系统的研制

作者：刘亚欣; 赵亚涛; 路士州; 姚玉峰

来源：西安交通大学学报, 2015, 49(06): 90-95.

• 高黏性
• 撞针式
• 压电致动器
• 菱形放大机构
• 模糊PID

针对高黏性胶体材料要求快速、精确、灵活分配的需求,以及气压驱动撞针式喷射技术分配效率低、液滴操控能力有限的问题,设计了一种压电驱动撞针式高黏性微喷系统。该系统将压电致动器与传统撞针式喷射阀相结合,并利用菱形放大机构对压电致动器位移进行放大后带动撞针振动,以此对微量高黏性胶体的高速、精确分配进行操作。采用有限元法对菱形放大机构进行静、动态特性分析,通过构建位移输出单元的动力学模型分析撞针位移输出情况,确定了机械本体的结构参数,搭建了包含阀体、气路、驱动和监测单元的微喷系统实验平台,开发了基于模糊PID控制的胶体预分配方案。实验结果表明:撞针振幅能够达到有利于喷射的0.5mm范围,胶滴体积随喷射频率和胶体黏度的增大而减小,分配重复精度和准确度分别可控制在4%和±6%以内,进一步揭示了高黏性胶体材料的非接触式分配机理,验证了压电驱动撞针式喷射方案的可行性。

• 单位
  机器人技术与系统国家重点实验室; 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室; 哈尔滨工业大学