تحلیل تئوری، عددی و تجربی عملکرد یک موتور لنگ صفحه ای با نیروی محرکه سیم های آلیاژ حافظه دار

امروزه موتورهای لنگ به عنوان محرکه هایی با قابلیت تولید حرکت دورانی با گشتاور بالا بدون نیاز به گیربکس خارجی مورد استفاده قرار می گیرند. این پژوهش شامل بررسی تئوری، عددی و تجربی عملکرد یک موتور لنگ صفحه ای با مکانیزم انعطاف پذیر است که توسط سیم های آلیاژ حافظه دار راه اندازی می شود. انبساط و انقباض ترتیبی سیم های آلیاژ حافظه دار توسط مکانیزم انعطاف پذیر و سیستم چرخ دنده ای موتور شامل یک چرخ دنده داخلی و یک چرخ دنده خارجی، به یک حرکت منحنی الخط صفحه ای با مسیر دایره ای و سپس به حرکت دورانی پیوسته و نامحدود تبدیل می شود. پس از طراحی سیستم چرخ دنده ای برمبنای محدوده حرکت قابل دستیابی ناشی از تغییر طول سیم های آلیاژ حافظه دار، رابطه بین گشتاور خروجی، پارامترهای هندسی موتور و تنش در سیم آلیاژ حافظه دار استخراج شده است. همچنین پارامترهای مکانیزم انعطاف پذیر، شامل طول، ارتفاع، ضخامت و تعداد تیغه های انعطاف پذیر به منظور تعیین سختی مکانیزم مورد تحلیل قرار گرفته اند. سپس تحلیل فرکانسی با روش اجزای محدود انجام شده است تا میزان استحکام ساختاری و پایداری عملکردی مکانیزم طراحی شده، بررسی گردد. برای بررسی قابلیت اجرایی شدن و کارایی موتور طراحی شده، یک نمونه آزمایشی ساخته شده است. نتایج تجربی نشان از توانایی موتور در تولید حرکت دورانی پیوسته و نامحدود و تکرارپذیری در ماکزیمم گشتاور خروجی موتور دارد. میانگین گشتاور خروجی موتور در ولتاژهای ۱.۶، ۱.۸ و ۲ ولت به ترتیب برابر با ۲۹.۹ ، ۳۲.۷ و ۳۴.۳ نیوتن-میلیمتر، اندازه گیری شده است. با توجه به ویژگی های موتور، استفاده از آن در کاربری هایی که فضای محدودی داشته و نیاز به گشتاور بالا و سرعت پایین دارند، مناسب می باشد.

کلیدواژه ها:

Rotary motor ، wobble motor ، rotary shape memory alloy (SMA) actuator ، planar compliant mechanism ، موتور غلتشی ، موتور لنگ ، محرکه حافظه دار دورانی ، مکانیزم انعطاف پذیر صفحه ای