压电陶瓷片式选针装置结构与工作原理.pdf
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1、! ! ! ! :! ! ! :堕塑兰塑笙丝堂篁! 塑 压电陶瓷片式选针装置结构与工作原理 汪德潢 ( 大连轻工业学院,大连,1 16 ( 1 = 4 ) 摘要:讨论在电子提花机构中用压电陶瓷片控制迸针的血用,重点论述其控制结构及其原理。可作为j 殳计电子提花机构的 参考。 美键词:电子提花机选钊装置压电陶瓷片结构工作原理 中圈法分类号:T s1 昭1 4 文献标识码:A 常她的电子提花机大多采用电磁式选引机构, 它虽具有结构简单、动作稳定的优点,但也有抗干扰 能力差、发热量大的缺点。本文讨论的电子提花机 的选针机构,采用压电陶瓷片来代替传统的电磁铁。 利用其特有的“逆压电效应”产生的挠度位移
2、和应力 来控制选针,可充分的发挥压电陶瓷片对冲击电流 抗干扰能力强、发热量小、在过渡过程中不产生有害 振颤和不受电磁干扰等优点。 l 压电陶瓷的压电效应与逆压电效应 压电陶瓷不同于一般陶瓷,它是具有压电效应 的多晶体。目前使用最多的压电陶瓷如钛酸钡 ( B a T i o :) 和锆钛酸铅( 简称P z T ) 等。压电陶瓷的结 构随温度变化而改变。当温度高于居里温度r 时, 晶格为立方晶格无压电效应;当温度低于r 时,压 电陶瓷为四方晶格,此品格具有压电效应。即在低 于居里温度的条件下,对压电陶瓷施加足够强的直 流电场,使晶体中极化小区( 电畴) 的极化方向与电 场方向一致。当外电场去掉后仍
3、有很强的剩余极 化,所以当有外力作用时在垂直于极化方向的平面 上则出现与外力成正比的电荷。 压电陶瓷不是在任 何方向都存在压电效 应,只有垂直于极化方 向的表面上才能产生电 荷,如图l 所示。设极 化方向为3 ,沿z 轴方 向的作用力产生电荷 围l 压电效应 Q ,= r z 。F ,;沿x 、y 轴方向的作用力F ,和F :也在 z 方向产生电荷,可写为Q ,= d ,。F 。= d 3 。F :。d 的 脚标:第一位表示压电效应方向:第二位表示力的方 向。而在盖,y 轴方向不产生电荷“。 压电陶瓷的逆效应,如图2 所示。若在陶瓷片 上施加一个与极化方向相同的电场E ,则电场的作 用将使极化
4、强度增大,陶瓷内 的正负束缚电荷之间的距离 也相应增大,就是说,陶瓷片 将沿极化方向伸长( 图2 中虚 线) ,同理,如果外加电场方向 与极化方向相反,则陶瓷片将 沿极化方向缩短这种由电能 转化为机械能的现象,就是逆 压电效应“1 。 P 为极化方向 围2 雎电陶瓷”的 逆压电效应 2 压电陶瓷片结构及变形原理 本文所研究的电子提花机选针装置所采用的压 电陶瓷片结构如图3 所示,它是由上下两片相同的 压电陶瓷片叠合而成的。 中心电极 圈3 压电阿砭片结构图 给这种压电陶瓷片施加电场E 时,由逆压电效 应即会引起压电陶瓷片产生弯曲变形“。,并产牛山 F 。,如图4 所示。其原理是,在施加电场E
5、后,由于 压电陶瓷片的上下两片施加的是相反方向的电场; 因此,根据逆压电效应其上片产生沿。一。方向的收 缩,下片产生沿。一。方向的伸长,于是上片受压而 下片受拉即使其产生如图方向的挠度变形“。和 力F 。 n 。和n 可按下面公式计算: 圈4 压电陶瓷片的挠度变形图 目 垂 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报第2 4 卷第6 期 n 。= 6 叱【f m 2 ( 1 + ) 州m ( 1 ) F 。= ( “。,s 。) I ( 2 ) 只=
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