طراحی و ساخت موتور آلتراسونیک کروی در دانشگاه تربیت مدرس

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری آنا، موتورهای آلتراسونیک عملگرهای تحریک مستقیم نسبتا جدیدی هستند که ورودی‌های الکتریکی را بر اساس اثر پیزوالکتریک و کوپلینگ اصطکاکی به خروجی‌های مکانیکی تبدیل می‌کنند. مکانیزم کوپلینگ (کوپله) اصطکاک ناشی از اصطکاک سیال با جدار داخلی لوله است که عملکرد آن به گونه‌ای است که باعث کاهش فشارها و تنش‌ها در لوله می‌شود.

ویژگی‌ها و مزایای موتورهای آلتراسونیک، پاسخ سریع، خود قفل شدن، عملکرد در سرعت پایین (بدون مکانیسم کاهش سرعت)، عملکرد بیصدا، ایجاد نکردن میدان مغناطیسی، امکان ساخت موتور بدون محور و توان مصرفی پایین است. درنتیجه، موتورهای آلتراسونیک به سرعت در حال توسعه هستند و به‌طور گسترده در زمینه‌های ابزارهای جراحی، روباتیک، هوافضا، موقعیت‌دهی دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در این پژوهش که در قالب پایان‌نامه کارشناسی ارشد سیدحسن جهان‌تاب در رشته مهندسی مکانیک ساخت و تولید انجام شد، طراحی جدیدی برای موتورآلتراسونیک کروی صورت گرفته است. در این موتور با استفاده ازمحرک‌های استک پیزوالکتریک، موج روان به استاتور سیمی انتقال داده شده که موجب دوران روتورکروی می‌شود.

بر اساس این گزارش، به‌منظور بررسی درجات آزادی در مودهای ارتعاشی مختلف، پارامترهای موثر برعملکرد موتور آلتراسونیک با استفاده از مفاهیم حاکم در مورد موج روان، با روش اجزا محدود در نرم‌افزار کامسول مورد تحلیل قرار گرفته است. در ادامه برای راه‌اندازی استک پیزوالکتریک‌ها یک مدار تک‌فاز برای هر کدام از درجات آزادی طراحی و ساخته شد که باعث کاهش چشمگیر توان مصرفی موتور کروی شده است.

آزمایش‌های تجربی برای اندازه‌گیری سرعت دوران و گشتاور و پیش بار انجام گرفت. برای محاسبه گشتاور یک روش جدید مبتنی‌بر تنش برشی ارایه شد که در آن از تماس روتور کروی با سیال ویسکوز استفاده شده است. برای اندازه‌گیری نیروی پیش بار از نیروی شناوری که از طرف سیال به روتور غوطه‌ور اعمال می‌شود، استفاده شد. بیشینه توان مصرفی موتور سه وات، بیشترین سرعت چرخش روتورکروی ۳۰۰ دور بر دقیقه و مقدار گشتاور ۴/۷ میکرونیوتون متر به‌دست آمد. ماکزیمم نیروی پیش بار اندازه گیری شده ۴۴ میلی نیوتون بود. این پژوهش با راهنمایی یوسف حجت، عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک انجام شد.

انتهای پیام/۱۰۴/