压电双晶片和单晶片驱动下泵的输出性能研究.pdf

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1、2015年第43卷第6期流体机械39文章编号：1005—0329(2015)06—0039—05压电双晶片和单晶片驱动下泵的输出性能研究孙晓锋。姜德龙，吕兆升，王大力(1．吉林化工学院，吉林吉林132022；2．中石油东北炼化工程有限公司吉林机械制造分公司，吉林吉林132022)摘要：为从理论上获得压电泵在薄片型压电双晶片和单晶片(统称压电振子)驱动时的输出一流量关系，需要获得二者振动时产生的容积变化量。假设压电振子在周边固定约束条件下，应用弹性薄板的小挠度弯曲变形理论，推导了压电双晶片和单晶片振动时的容积变化方程，并根据方程对铜基板直径为35mm，压电

2、陶瓷直径为29mm，基板和压电陶瓷厚度同时为0．2mm和0．3mm2种规格的压电单晶片和双晶片进行了振动容积计算。计算结果显示，相同基板和陶瓷厚度的双晶片振动产生的容积变化量是单晶片的2．3倍。将上诉压电振子应用到单腔压电泵上进行输送气体流量测试，获得的实际输出流量比在1．5～2倍之间，理论计算结果与试验测试结果比较接近。理论推导结果为比较双晶片和单晶片驱动下压电泵的输出能力提供了可靠依据。关键词：压电双晶片；压电单晶片；容积；振动；单腔泵中图分类号：TH138；$277．9文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2015

3、．06．009ResearchonOutputPerformanceofPumpDrivenbyBimorphandUnimorphSUNXiao—feng，JIANGDe—long，LVZhao—sheng，WANGDa—li(1．JilinInstituteofChemicalTechnology，Jilin132000，China；2．PetroChinaNortheastRefining＆ChemicalEngineeringCo．Ltd．，JilinMachineryManufactureBranch，Jilin132022，China)Abs

4、tract：Thetwochangesinvolumeofthechamberneedtobededucedinordertogettheoutputflow—raterelationsofpiezoe-lectricpumpdrivenbybimorphandunimorph(generallyreferredtoasthepiezoelectricvibrator)．Thevdumechangeequationofbimorphandunimorphwerederivedunderthefixedboundaryconditionbasedonthe

5、smalldeflectionbendingtheoryfortheelas—ticthinplates．Thevolumechangetwotypesofbimorphandunimorphwith35mmdiametercoppersubetrateand29mmdiameterpiezoelectricceramicswhosethicknessareboth0．2mmand0．3mmwerecalculated．Thecalculationresultsshowthatthevol—umechangeofbimorphwiththesa／／let

6、hicknessofsubstrateandceramicproductionis2．3timesofunimo~h．Thetestoutputre—suhsratiowasbetween1．5—2timeswhenthepiezoelectricvibratorswereappliedtodrivesingle—chamberpiezoelectricpumpforconveyinggas．Thetheoreticalcalculationdatawasclosetothetestresuhs．Thetheoreticalresultsprovides

7、areliablebasisforcomparingtheoutputabilityofpiezoelectricpumpdrivenbybimorphandunimorph．Keywords：bimorph；unimorph；volumechange；vibration；single—chamberpiezoelectricpump1前言现泵腔容积变化而产生泵腔内外压力差，在高频交变电压驱动下实现流体的连续流动。因此压电泵是压电驱动器应用的一个重要分压电泵的输出性能很大程度上受压电振子驱动能支]，其工作原理是依靠压电振子的反复振动实力的影响。压电振子又

8、分薄片型和叠堆型，其中收稿日期：2014—1l一14修稿日期：2015—04—0