吉林大学学报(工学版) ›› 2014, Vol. 44 ›› Issue (6): 1669-1675.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201406021

• • 上一篇    下一篇

双振子垂直驱动式压电振动送料器的设计

沈燕虎1, 苏江1, 刘勇2, 杨志刚2, 王坤坤1   

  1. 1.吉林大学 机械科学与工程学院,长春 130022;
    2.吉林大学 链传动研究所,长春 130022
  • 收稿日期:2013-11-22 出版日期:2014-11-01 发布日期:2014-11-01
  • 通讯作者: 刘勇(1981-),男,讲师,博士.研究方向:压电驱动及控制技术.E-mail:yongliu@jlu.edu.cn
  • 作者简介:沈燕虎(1987-),男,博士研究生.研究方向:压电驱动以及精密驱动技术.E-mail:
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51075175)

Design of piezoelectric vibratory feeder vertically driven by two piezoelectric vibrators

SHEN Yan-hu1, SU Jiang1, LIU Yong2, YANG Zhi-gang2, WANG Kun-kun1   

  1. 1.College of Mechanical Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China;
    2.Institute of Chain Transmission, Jilin University, Changchun 130022, China
  • Received:2013-11-22 Online:2014-11-01 Published:2014-11-01

RICH HTML

0   

PDF (PC)

479

摘要： 利用压电陶瓷的逆压电效应,采用上下两个环形压电振子垂直驱动的结构,设计了一种新型压电振动送料器。通过理论分析得出了送料器系统的固有频率以及影响料斗振幅的主要因素。利用Hypermesh软件对整个系统进行了动力学仿真,分析了系统的前三阶振型并得出了系统无阻尼固有频率的理论值为110.95 Hz。采用M5螺母为输送物料对样机进行了试验,分析了输送速度以及料斗振幅与驱动电压和驱动频率的关系,并与现有同型号悬臂梁式压电振动送料器进行了性能对比。当驱动电压为240 V、驱动频率为系统实际共振频率105 Hz时,该新型结构压电振动送料器的输送速度为0.23 kg/min,料斗振幅为110 μm,可以满足工业生产的需求。

关键词: 机械设计, 压电振动送料器, 环形双压电振子, 垂直驱动

Abstract: A novel piezoelectric vibratory feeder was designed, which was driven by two vertically arranged rotary piezoelectric vibrators, where the inverse piezoelectric effect was utilized. By theoretical analysis, the nature frequency of the feeder system and the factors influencing the hopper's amplitude were obtained. The software Hypermesh was used to simulate the dynamics of the system, and the first three order vibration modes were achieved, from which we got the theoretical nature frequency of the system without damping to be 110.95Hz. Experiments on this feeder and on the same model cantilever piezoelectric feeder were carried out using M5 nuts as the conveying materials. From the experiments we got the relationship among the delivery speed, hoper amplitude, driven voltage and frequency. When the driven voltage was 240V and the frequency was 105Hz, the delivery speed of this new piezoelectric vibratory feeder was 0.23kg/min and the hopper amplitude was 110μm, respectively, which could meet industrial production requirement.

Key words: mechanical design, piezoelectric vibration feeder, rotary piezoelectric vibrator, vertical driving

中图分类号: 

  • TH237.1
[1] 杰弗里.布思罗伊德. 装配自动化与产品设计[M]. 熊永家等译. 北京:机械工业出版社,2009:14-23.
[2] 青木登. 压电式零部件送料器系统及其应用实例[J]. 自动化技术,1988,21(2):48-56.[2] Aoki Gordon. Piezo parts feeder system and its application examples[J]. Automation Technology,1988,21(2):48-56.
[3] 梁燕飞,谭伟明. 自动机械与自动生产线[M]. 北京:高等教育出版社,2008:62-63.
[4] 顾平灿. 电磁振动给料器工作点的选择及调整方法研究[J]. 浙江海洋学院学报:自然科学版,2008,27(2):173-176. Gu Ping-can. Study on operation point selection and adjustment of electromagnetic vibration feeder[J]. Journal of Zhejiang Ocean University(Natural Science),2008,27(2):173-176.
[5] 蔡建良. 电磁振动给料系统中物料输送速度影响因素的仿真分析[J]. 矿山机械,2010,38(13):74-77. Cai Jian-liang. Simulation analysis of factors affecting materials transporting velocity of electromagnetic vibratory feeding system[J]. Mining & Processing Equipment,2010,38(13):74-77.
[6] 祝水琴,贾涛,赵晓云. 电磁振动给料系统的振动仿真分析和研究[J]. 矿山机械,2009,37(5):42-45. Zhu Shui-qin,Jia Tao,Zhao Xiao-yun. Simulation analysis and research on the electromagnetic feed system[J]. Mining & Processing Equipment,2009,37(5):42-45.
[7] 祝水琴,牛凤莲. 电磁振动给料系统的动力学仿真分析与研究[J]. 矿山机械,2009,37(7):44-46. Zhu Shui-qin,Niu Feng-lian. Dynamic simulation analysis and research on the electromagnetic vibration feeding system[J]. Mining & Processing Equipment,2009,37(7):44-46.
[8] 顾平灿. 电磁振动给料器给料速度影响因素的探讨[J]. 机电工程,2008,25(6):39-41. Gu Ping-can. Study on influencing factors of feeding speed of electromagnetic vibration feeder[J]. Mechanical & Electrical Engineering Magazine,2008,25(6):39-41.
[9] 苏江. 振动送料器的现状及发展趋势[J]. 机械设计与制造,2010(7):244-246. Su Jiang. Current status and development trends of vibration feeder[J]. Machinery Design & Manufacture,2010(7):244-246.
[10] 特殊陶业株式会社. 压电振动搬送装置[P]. 日本:52-61087,1977-05-04.
[11] 加藤一路,藤井隆良,斋藤伸浩,等. 压电驱动型送料器以及压电元件驱动型送料器[P]. 日本:CN1380234A,2002-11-20.
[12] 屋木晋. 控制压电部件馈送器的方法与装置[P].日本:CN1338668,2002-03-06.
[13] 曲祥普. 压电振动料斗[P]. 中国:95230256.X,1996-08-07.
[14] 杜玉明,关志华,吴瑞,等.压电式振动给料机的技术反求[J].机械设计,1999(4):18-20. Du Yu-ming,Guan Zhi-hua,Wu Rui,et al. Reverse technology of Piezo feeder[J]. Mechanical Design,1999(4):18-20.
[15] 焦其伟,崔文会,孙宝元,等. 压电式振动给料器的研制[J]. 传感器技术,2001,20(4):23-26. Jiao Qi-wei,Cui Wen-hui,Sun Bao-yuan,et al. Research of piezoelectric resonance-conveying machine[J]. Journal of Transducer Technology,2001,20(4):23-26.
[16] 关志华. 压电式振动给料机的研究[D]. 天津:天津大学机械学院,1999. Guan Zhi-hua. Research of piezoelectric vibrating feeder[D]. Tianjin:School of Mechanical Engineering of Tianjin University,1999.
[17] 吉林大学. 浮动式压电振动送料装置[P]. 中国:200410011138.8,2007-08-08.
[18] 吉林大学. 浮动式压电振动螺旋送料装置[P].中国:200410011189.0,2006-11-29.
[19] 吴文福.压电振动长距离送料装置[P]. 中国:200510075363.2,2005-11-09.
[20] 吴文福. 悬挂式压电振动料斗[P]. 中国:200510075364.7,2005-11-09.
[21] 杨志刚. 新型压电振动送料器[P]. 中国:200610017064.8,2009-10-28.
[22] 杨宗基. 振动机械的原理与计算[M]. 北京:北京工业学院出版社,1987:283-285.
[1] 毕秋实,王国强,黄婷婷,毛瑞,鲁艳鹏. 基于DEM-FEM耦合的双齿辊破碎机辊齿强度分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1770-1776.
[2] 朱伟,王传伟,顾开荣,沈惠平,许可,汪源. 一种新型张拉整体并联机构刚度及动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1777-1786.
[3] 刘建芳, 王记波, 刘国君, 李新波, 梁实海, 杨志刚. 基于PMMA内嵌三维流道的压电驱动微混合器[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1500-1507.
[4] 毛宇泽, 王黎钦. 鼠笼支撑一体化结构对薄壁球轴承承载性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1508-1514.
[5] 王涛, 伞晓刚, 高世杰, 王惠先, 王晶, 倪迎雪. 光电跟踪转台垂直轴系动态特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1099-1105.
[6] 贺继林, 陈毅龙, 吴钪, 赵喻明, 汪志杰, 陈志伟. 起重机卷扬系统能量流动分析及势能回收系统实验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1106-1113.
[7] 谢传流, 汤方平, 孙丹丹, 张文鹏, 夏烨, 段小汇. 立式混流泵装置压力脉动的模型试验分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1114-1123.
[8] 孙秀荣, 董世民, 王宏博, 李伟成, 孙亮. 整体抽油杆柱在油管内空间屈曲的多段式仿真模型对比[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1124-1132.
[9] 吉野辰萌, 樊璐璐, 闫磊, 徐涛, 林烨, 郭桂凯. 基于MBNWS算法的假人胸部结构多目标优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1133-1139.
[10] 刘坤, 刘勇, 闫建超, 吉硕, 孙震源, 徐洪伟. 基于体外传感检测的人体站起动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1140-1146.
[11] 刘志峰, 赵代红, 王语莫, 浑连明, 赵永胜, 董湘敏. 重载静压转台承载力与油垫温度场分布的关系[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 773-780.
[12] 曹婧华, 孔繁森, 冉彦中, 宋蕊辰. 基于模糊自适应PID控制的空压机背压控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 781-786.
[13] 李锐, 张路阳, 刘琳, 武粤元, 陈世嵬. 基于相似理论的三跨桥梁磁流变隔振[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 787-795.
[14] 陈忠敏, 侯力, 段阳, 张祺, 杨忠学, 蒋易强. 新型摆线针轮行星减速器传动系统的振动特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 174-185.
[15] 刘念, 徐涛, 徐天爽, 胡贤磊, 刘维海. 基于差厚技术的汽车仪表板管梁轻量化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 199-204.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发