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超声物料输送装置是从超声电机延伸出来的一种全新概念的物料输送装置,它利用压电超声振动在输送振子表面产生行波来输送物料。本文所研究的新型的行波超声物料输送装置,具有结构简单、控制精度高和无噪声等优点,适合于少量或微量规则块体物料的精确定量输送和给料,在化工、机械制造、食品和制药等工业领域具有广阔的应用前景。
本研究以实现物料的精确定量给料为目的,对超声物料输送装置进行了理论与实验研究。基于压电驱动的基本原理对输送振子进行了结构设计,提出了长环形振子的不对称结构,利用有限元分析软件对振子结构进行动态设计,并对输送振子在30kHz~50kHz范围内的各阶弯曲振型和固有频率进行了数值分析计算,详细地讨论了输送振子的结构尺寸参数对振子固有频率及振动模态的影响,优选出了输送振子满足行波要求的B18阶模态。
在理论分析的基础上,设计了行波型超声物料输送装置原理样机,并对输送振子进行了振动模态及谐振频率的实验验证,实验结果表明输送振子的B18阶弯曲模态的实测频率差与数值分析结果有一定偏差,但在同一振动频率驱动下,同阶模态的振幅相差不甚明显。此外对超声物料输送装置的原理样机进行了输送性能的实验研究,测试结果表明超声物料输送装置具有一定的输送能力,输送速率在一定范围内可调,控制精度较高,可以满足实用要求。