طراحی ، مدلسازی و ساخت شیر پیزوالکتریک نیوماتیک مبتنی بر مکانیزم منعطف جهت کنترل فشار هوا

شیرهای قطع و وصل (دیجیتال) نیوماتیک فرکانس بالا، به طور گسترده در صنایع اتوماسیون مورد استفاده قرار می گیرد. وظیفه این شیرها مانند شیر سروو و شیر تناسبی ، تغییر پیوسته نرخ جریان و یا فشار، تابعی از سیگنال ورودی است . در شیرهای قطع و وصل از محرک های سلونوئیدی استفاده می شود که میتواند معایبی مانند زمان پاسخ با تاخیر بالا به دلیل تاخیر سیگنال الکتریکی در سیم پیچ و کاهش سرعت پاسخ و همچنین دیجیتال بودن این عملگرها (عملکرد قطع ؛وصل ) اشاره کرد. برای حل این مشکل از عملگر پیزوالکتریک به جای سلونوئید استفاده شده است . به دلیل کم بودن دامنه جابجایی پیزوالکتریک از مکانیزم منعطف نوع لوزی برای تقویت دامنه جابجایی پیزوالکتریک استفاده می شود. در ادامه روشی برای تحلیل کینتواستاتیکی و دینامیکی مکانیزم های منعطف ارائه شده که نتایج استاتیکی به دست آمده از این روش با روش المان محدود تا حد خوبی بر یکدیگر منطبق هستند و مکانیزم لوزی در زوایای حدود ۲ درجه بیشترین مقدار بزرگنمایی را دارد. همچنین خطای فرکانس های طبیعی به دست آمده کم تر از۵.۱۵% است . سپس عملکرد شیر پیزوالکتریک بررسی شده است و برای اطمینان از قابلیت کنترل کردن فشارهای مختلف توسط شیر پیزوالکتریک ، سه سیگنال مرجع سینوسی با فرکانس ها و دامنه فشارهای مختلف به آن وارد شده که پس از گذشت یک دوره تناوب، فشار خروجی به خوبی می تواند سیگنال هدف را دنبال کند. همچنین یک سیگنال پله با دامنه فشار یک بار، به شیر پیزوالکتریک اعمال شد که زمان مورد نیاز برای رسیدن فشار از ۱۰% تا ۹۰ % فشار ۱ بار ۳.۸ میلی ثانیه است . این رفتار نشان می دهد سرعت پاسخ عملگر پیزوالکتریک همراه با مکانیزم منعطف برای این شیر می تواند بسیار مناسب باشد.

کلیدواژه ها:

عملگر پیزوالکتریک ، مکانیزم منعطف ، شیر نیوماتیک پیزوالکتریک ، کنترل فشار