高粘度壓電微噴裝置實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、最近幾十年來，隨著世界各國對太空開發(fā)活動的增多，大量的航天器被發(fā)射進(jìn)入太空。隨著神舟八號載人飛船和嫦娥二號衛(wèi)星的成功發(fā)射，我國在軌的航天器數(shù)量日漸增多，我國已經(jīng)將載人航天計(jì)劃列入國家重大專項(xiàng)科研領(lǐng)域之一，發(fā)展航天科技有利于推動一個國家的工業(yè)化水平，對于促進(jìn)科技創(chuàng)新也有很大的作用。長期在軌工作的航天器受太空環(huán)境影響極容易產(chǎn)生潤滑失效問題，此前航天器的壽命主要受電子元器件壽命影響，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，約束航天器壽命的主要因素已由電子元器

2、件的壽命轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g機(jī)械機(jī)構(gòu)的壽命，而空間機(jī)械機(jī)構(gòu)的壽命和機(jī)構(gòu)的潤滑條件有很大關(guān)系，改善潤滑條件可以大大的提高空間機(jī)械機(jī)構(gòu)壽命，因此航天器的潤滑條件對于航天器在軌工作壽命有著至關(guān)重要的作用。航天器在工作的過程中需要定期定量潤滑，每次提供的潤滑油量不能太多，否則多余的潤滑油會揮發(fā)掉，對光學(xué)儀器的鏡面產(chǎn)生污染；另外一方面由于航天器的發(fā)射成本對于航天器的重量非常敏感，所以攜帶的潤滑油應(yīng)盡量少，原則上應(yīng)該剛好滿足工作壽命內(nèi)的航天器的潤滑所需。

3、r>　　本課題正是基于此背景，在國家自然科學(xué)基金(No.51075082)的支持下，依據(jù)壓電按需噴墨技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種高粘度壓電微噴裝置，此裝置可以實(shí)現(xiàn)高粘度液體按需、微量、主動微噴，驗(yàn)證壓電微噴技術(shù)應(yīng)用在航天潤滑領(lǐng)域這一原始思想的可行性，為以后在航天器主動油潤滑上應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
　　本文旨在依據(jù)壓電按需噴墨技術(shù)，設(shè)計(jì)高粘度壓電微噴潤滑裝置，并進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。首先利用FPGA設(shè)計(jì)開發(fā)了基于DDS原理的任意波信號發(fā)生器，作為高粘度

4、壓電微噴裝置的驅(qū)動電路；使用有限元軟件對壓電微噴裝置進(jìn)行仿真分析，對于驅(qū)動信號的波形和壓電陶瓷環(huán)的尺寸如何影響壓電陶瓷驅(qū)動環(huán)瞬態(tài)振動位移進(jìn)行了分析研究；提出加熱收縮環(huán)形玻璃管的方法，設(shè)計(jì)加工出噴嘴，并開發(fā)了高粘度壓電微噴裝置實(shí)驗(yàn)平臺，以50％和95%高粘度的甘油水溶液為實(shí)驗(yàn)研究對象，對形成穩(wěn)定噴射時所需的信號頻率、電壓、保持時間及液面高度進(jìn)行了研究，并對8B和20＃牌號潤航空滑油進(jìn)行了微噴實(shí)驗(yàn)，說明在地面環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)航空潤滑油按需微噴。