【摘 要】
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随着喷气织机在纺织领域的高速发展,喷气织机因其高效率、高质量等优势已成为目前主流织机,而以电磁驱动的喷气织机喷射阀的响应速度、控制精度、能耗等重要性能难以突破,已经成为限制喷气织机发展的重要问题。本文基于压电驱动技术,设计了一种将压电陶瓷驱动替换传统织机喷射阀电磁驱动的喷射阀,利用压电叠堆驱动器来控制织机喷射阀口的启闭,使喷气织机喷射阀的整体响应速度、控制精度有所提高,并降低了气体的消耗量。具体研
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随着喷气织机在纺织领域的高速发展,喷气织机因其高效率、高质量等优势已成为目前主流织机,而以电磁驱动的喷气织机喷射阀的响应速度、控制精度、能耗等重要性能难以突破,已经成为限制喷气织机发展的重要问题。本文基于压电驱动技术,设计了一种将压电陶瓷驱动替换传统织机喷射阀电磁驱动的喷射阀,利用压电叠堆驱动器来控制织机喷射阀口的启闭,使喷气织机喷射阀的整体响应速度、控制精度有所提高,并降低了气体的消耗量。具体研究内容如下:首先,根据压电叠堆的位移输出特性,通过对比分析选出压电叠堆位移放大机构的类型以及材料,之后计算位移放大机构的转角刚度与最大应力。并利用MATLAB软件对位移放大机构的各个参数对其刚度的影响程度进行计算,对不同参数的影响进行分析。得出结构参数的取值范围。之后通过对比分析选出位移放大机构的放大模型,利用几何关系计算出输出位移的理论放大倍数,并确定输入刚度与输出刚度的关系和杠杆放大机构的截面尺寸关系。根据喷气织机引纬系统以及喷气织机喷射阀空间大小和气体流量要求,利用机械结构形态变换法对织机压电喷射阀进行最优结构设计,确定结构参数。其次,对织机压电喷射阀执行机构进行静力学有限元分析和模态分析。利用ANSYS Workbench 19.2软件,对不同结构参数的织机压电喷射阀执行机构的输出位移、最大应力值以及一阶共振频率进行分析,得到不同结构参数下的最大应力值与一阶共振频率曲线,分析其结构择优选出适应最大应力值与一阶共振频率的结构参数,并对优化后的模型进行各阶模态振型的仿真分析。最后,对织机压电喷射阀进行动力学仿真分析。建立空载与耦合时的动力学数学模型,运用MATLAB对织机压电喷射阀的动力学模型进行仿真分析。从仿真结果可以看出,织机压电喷射阀驱动机构能够在6ms实现织机喷射阀口的开启响应、10ms完成关闭阀口工作。与传统喷气织机喷射阀相比阀口的启闭均有提高,从理论数据上得出,织机压电驱动喷射阀相比于传统喷气织机喷射阀响应速度提高40%。
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