10_Actu_vibro (775007), страница 2
Текст из файла (страница 2)
волновод преобразователь
Рис. Схема ВД с асимметричными циклами колебаний.
ВЧ ВД используются
- для высокоточных захватов, 2-х и 3-х точечных (рис.2.35),
- в гибких манипуляторов, у которых между шариками располагаются пьезокерамические преобразователи с индивидуальном питанием, позволяющим придать манипулятору любую форму в пространстве,
- как дополнительное звено - прецизионный компенсатор линейного перемещения исполнительного органа к регулятору, недостаточно точного позиционирования.
Преимущества пьезоэлектрических двигателей перед электромагнитными: широкий диапазон регулировки частот вращения (0 - 300 об./мин); возможность малых, в пределах оборота вала, перемещений (доли угловых секунд); высокий момент на валу; малое энергопотребление; искро- и взрыво- безопасность; большой тормозной момент на валу в обесточенном состоянии; безинерционность; бесшумная работа; малые масса и габариты. Область применения пьезодвигателей: жесткие безлюфтовые безредукторные электромеханические исполнительные механизмы с низкой скоростью перемещений; высококачественный жесткий беэлюфтовый и безредукторный привод систем автоматического регулирования скорости и перемещений; электромеханические устройства, эффективно заменяющие силовые электромагниты.
Консольный пьезоэлектрический привод предназначен для создания периодических колебаний консоли (Cantilever) с управляемыми объектами: сенсорами, зеркалами и т.п.. На основной материал консоли наносится трехслойная структура пьезопривода (PZT Actuator). Верхний слой – один из электродов (Top Electrode), второй слой – пьезокерамика, третий слой – второй электрод (Bottom Electrode). При подаче на электроды разности потенциалов пьезокерамика изгибается, поднимая объект вверх. Этот подъем не может быть долговременным, так как наведенный заряд быстро стекает. Пьезопривод поэтому используется не для постоянных, а для переменных движений. (S02-01) - Функционирование пьезопривода.
Рис. 3.2.3.2. Схема консольного пьезопривода.
Для записи с высокой плотностью информации на оптический диск лазерным лучом возникает необходимость прецизионного ориентирования луча. С задачей успешно справляются 4 пьезопривода.
Рис. 3.2.3.3. Схема прецизионного ориентирования лазерного луча с помощью пьезоприводов (красные прямоугольники по периметру серого зеркала на фрагменте 4, ниже красным показан ход луча лазера).
Рис. 3.2.3.4. Изображение модуля зеркала с пьезоприводами.
Пьезонасос представляет собой мембрану пьезоэлектрика, на противоположные поверхности которого помещены электроды возбуждения объемной акустической волны. Периодические прогибания мембраны создают попеременно области низкого и высокого давления. Низкое давление способствует нагнетанию через входное отверстие (In) в подмембранную камеру порции жидкости или газа. Во втором полупериоде высокое давление закрывает клапан входного отверстия и, напротив, открывает клапан выходного отверстия (Out), куда и поступает накопленная порция.
Рис. 3.2.3.5. Схема работы пьезонасоса.
Принцип пьезонасоса используется для инжекции жидкости, например, чернил (Ink) для струйной печати высокого разрешения. Под действием пьезопривода (Piezo actuator), укрепленного на мембране (Membrane, Diaphragm) камеры, по капле (Droplet) выдавливаются чернила. Понижение давления в камере способствует затягиванию чернил из источника (Ink suply). Метод управления пьезоприводами позволяет формирование матрицы инжекторов для ускорения технологического процесса
Рис. 3.2.3.6. Схема инжекторного устройства.
Рис. 3.2.3.7. Матрица инжекторов.
Технологические процессы с применением УЗ.
Кристаллизация с УЗ дает мелкозернистую структуру, поскольку акустические течения и кавитация раскалывают зародыши. Тепловое воздействие стимулирует создание множественности центров кристаллизации. В результате получается пластичная мелкозернистая структура.
Сушка связана с ускорением тепло- и массообмена за счет акустического течения.
Очистка использует все виды механических воздействий УЗ для дробления и удаления с очищаемой поверхности пленки окислов, жиров и других загрязнений. Тепловое и химическое воздействия интенсифицируют действие моющих жидкостей.
Размерная механическая обработка (сверление, фрезерование, шлифование, гравирование) твердых, хрупких материалов (но не пластичных: свинца, мягких сталей,..) производится сочетанием постоянного давления и УЗ, которое инициирует разрушение абразивом упругой поверхности детали . В пластичную поверхность абразив вдавливается, не разрушая ее.
Сварка металлов и полимерных материалов производится сочетанием постоянного давления и УЗ. Постоянное давление необходимо для образования физического контакта поверхностей, при этом сминаются микронеровности, увеличивая площадь соприкосновения. УЗ обеспечивает локальных нагрев вплоть до температуры плавления и образования на границе раздела металлов общих “зерен” кристаллической структуры. В неметаллах УЗ оказывает механическое воздействие для удаления загрязнений и поверхностных пленок, тепловое воздействие: нагрев до вязкотекучего состояния аморфных полимеров и плавлению кристаллических полимеров, а также химическое воздействие, ведущее к разрыву прежних связей и установлению новых химических связей с присоединяемым материалом.
Металлизация и пайка металлов (Al, Cu, Ti,, Nb,..) и неметаллов (керамики, стекла, ферритов, полимеров) при нагревании с УЗ использует кавитацию, ударные волны при которой могут создавать давление до 105 атм и разрушать окисные пленки и загрязнения. Акустические течения уносят частицы и перемешивают расплав в области контакта. Кавитация способствует проникновению расплава в поры материала (звуко-капиллярный эффект), инициирует химическое взаимодействие.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
