پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 404 |
| تعداد مقالات | 5,423 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,527,132 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,023,265 |
کوچکسازی تجهیز انتقال گاز احتراق با استفاده از عملگر پیزوالکتریک دورانی با موج‌رونده با رویکرد بهبود ایمنی و مشخصههای عملکردی | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| دوره 56، شماره 7، مهر 1403، صفحه 1003-1026 اصل مقاله (2.04 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2024.23321.7743 | ||
| نویسندگان | ||
| ابراهیم ابوالقاسمی؛ احمدرضا خوگر* ؛ مهرداد خاندائی | ||
| دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| در مقاله‌ی حاضر با بهره‌گیری از ویژگی‌های منحصر به فرد عملگرهای پیزوالکتریک همچون قابلیت کوچکسازی، خودقفلی، قابلیت کار در شرایط سخت، ایمنی بالا و غیره، استفاده از آن به عنوان عملگر در تجهیز انتقال گاز احتراق پیشنهاد شده است. بدین منظور عملگر پیزوالکتریک دورانی انتخاب شده و دریچه انتقال گاز در آن تعبیه گردیده است. در بخش شبیه‌سازی، عملگر به کمک المان محدود تحلیل شده و سپس تحت تحلیل حساسیت فرکانسی قرارگرفته و در نهایت یک نمونه از آن ساخته شده است. در بخش تجربی پارامترهای نمونه ساخته شده ارزیابی گردیده و با نتایج حل عددی مقایسه و صحت‌سنجی شده است. در بخش نتایج با انجام تست عملکردی و اندازه‌گیری مشخصههای خروجی سرعت و گشتاور، کارایی عملگر پیزوالکتریک به عنوان یک عملگر مجزا اثبات گردیده است. سپس با مقایسه پارامترهای هندسی نشان داده شده است که عملگر توانسته کاهش 28% در ابعاد قطری، کاهش 57% در حجم کلی و کاهش 50% در وزن را تامین نماید. در انتها با انجام تست‌های محیطی نشان داده شده است که عملگر می‌تواند در شرایط محیطی سخت ناشی از ارتعاشات و تغییرات دمایی از تغییر در وضعیت دریچه انتقال گاز ممانعت به عمل آورده و ضریب ایمنی بالایی را تامین نماید. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| عملگر پیزوالکتریک تجهیز انتقال گاز؛ کوچکسازی؛ سبک‌سازی؛ بهبود ایمنی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Miniaturization of combustion gas transmission equipment using traveling wave rotary piezoelectric actuator with the approach of improving safety and functional characteristics | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ebrahim Abolghasemi؛ Ahmad Reza Khoogar؛ Mehrdad Khandaei | ||
| Ph.D. Student,, Malek Ashtar University | ||
| چکیده [English] | ||
| The space and weight limitation in air systems has always created the need to improve characteristics such as dimensions, weight, accuracy, and safety in the equipment used in these systems. This research uses the advantages of piezoelectric actuators, such as miniaturization, self-locking, working in harsh conditions, high safety, etc., to propose their use as actuators in combustion gas transmission equipment. A traveling-wave rotary piezoelectric actuator was selected, and a gas valve was installed in it. In the numerical section, the actuator was analyzed by the finite element, and frequency sensitivity analysis was performed. Then a prototype is made in the optimal state. In the experimental section, the prototype parameters were evaluated and validated with the numerical results. In the results section, the efficiency of the piezoelectric actuator as a separate actuator was proven by measuring the output speed and torque. By comparing the geometrical parameters, it was shown that the combustion gas transmission was able to reduce 28%, 57%, and 50% in diameter, volume, and weight, respectively. By conducting environmental tests, it was found that this equipment can prevent changes in the gas valve status in harsh environmental conditions caused by vibrations and temperature changes and provide a high safety factor. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Piezoelectric Actuator, Gas Transmission Equipment, Miniaturization, Weight Loss, Safety Improvement | ||
| مراجع | ||
|
[1] J.-H. Oh, H.-E. Jung, J.-s. Lee, K.-J. Lim, H.-H. Kim, B.-H. Ryu, D.-H. Park, Design and performances of high torque ultrasonic motor for application of automobile, Journal of Electroceramics, 22 (2009) 150-155. [2] B. Kang, J.-H. Lee, C.-H. Won, Micro-navigation satellite network design and analysis, in: Proceedings of the 21st International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2008), 2008, pp. 867-876. [3] G.H. Haertling, Ferroelectric ceramics: history and technology, Journal of the American Ceramic Society, 82(4) (1999) 797-818. [4] K. Uchino, Ferroelectric Devices Marcel Dekker, Inc, New York, (2000). [5] S. Ueha, Ultrasonic motors, Theory and Applications, (1993) 1-293. [6] T. Sashida, Motor device utilizing ultrasonic oscillation, in, Google Patents, 1985. [7] J. Wallaschek, Piezoelectric ultrasonic motors, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 6(1) (1995) 71-83. [8] V. Jūrėnas, G. Kazokaitis, D. Mažeika, 3DOF ultrasonic motor with two piezoelectric rings, Sensors, 20(3) (2020) 834. [9] P. Janker, F. Claeyssen, B. Grohmann, M. Christmann, T. Lorkowski, R. LeLetty, O. Sosniki, A. Pages, New actuators for aircraft and space applications, in: Proceedings of the 11th International Conference on New Actuators, Bremen, Germany, 2008, pp. 9-11. [10] Iino, A., Suzuki, K., Kasuga, M., Suzuki, M., & Yamanaka, T, Development of a self-oscillating ultrasonic micro-motor and its application to a watch, Ultrasonics, 38(1-8) (2000) 54-59. [11] X. Lu, J. Hu, L. Yang, C. Zhao, A novel in-plane mode rotary ultrasonic motor, Chinese Journal of Aeronautics, 27(2) (2014) 420-424. [12] T. Mashimo, Micro ultrasonic motor using a cube with a side length of 0.5 mm, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 21(2) (2015) 1189-1192. [13] X. Lu, Z. Wang, H. Shen, K. Zhao, T. Pan, D. Kong, J. Twiefel, A novel dual-rotor ultrasonic motor for underwater propulsion, Applied Sciences, 10(1) (2019) 31. [14] J. Qiu, Y. Yang, X. Hong, P. Vasiljev, D. Mazeika, S. Borodinas, A disc-type high speed rotary ultrasonic motor with internal contact teeth, Applied Sciences, 11(5) (2021) 2386. [15] J. Li, Z. Sun, H. Yan, J. Chen, Design of a Magnetically Anchored Laparoscope Using Miniature Ultrasonic Motors, Micromachines, 13(6) (2022) 855. [16] Z. Dong, M. Yang, Z. Chen, L. Xu, F. Meng, W. Ou, Design and performance analysis of a rotary traveling wave ultrasonic motor with double vibrators, Ultrasonics, 71 (2016) 134-141. [17] R. Ryndzionek, Ł. Sienkiewicz, M. Michna, F. Kutt, Design and experiments of a piezoelectric motor using three rotating mode actuators, Sensors, 19(23) (2019) 5184. [18] Z. Wen, X. Li, T. Cao, B. Wang, R. Liu, D. Wu, A low-voltage cylindrical traveling wave ultrasonic motor incorporating multilayered piezoelectric ceramics, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 69(6) (2022) 2129-2136. [19] Y. Tang, J. Wang, A Two-Feet Linear Ultrasonic Motor for Fuze Safety System, in: ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, American Society of Mechanical Engineers, 2013, pp. V014T015A003. [20] Y. Tang, Z. Yang, X. Wang, J. Wang, Research on the Piezoelectric Ultrasonic Actuator Applied to SFSS, in: ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, American Society of Mechanical Engineers, 2015, pp. V04BT04A048. [21] Y. Tang, Z. Yang, X. Wang, J. Wang, Research on the piezoelectric ultrasonic actuator applied to smart fuze safety system, International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, 53(2) (2017) 303-313. [22] D. Sun, Y.-j. Tang, J. Wang, X.-j. Wang, Design of an H-shaped linear piezoelectric motor for safety and arming device, Sensors and Actuators A: Physical, 303 (2020) 111687. [23] X. Fan, T. Hu, Y. Wang, Y. Zhao, Z. Tian, W. Xue, Research on Multiphysics-Driven MEMS Safety and Arming Devices, Micromachines, 15(10) (2024) 1194. [24] S. Lei, Y. Cao, W. Ma, H. Zhu, H. Lu, J. Yao, W. Nie, Z. Xi, Robust Multi-Objective Optimization of Setback Feature In MEMS Safety and Arming Device Considering Parameters Uncertainty, IEEE Sensors Journal, 24(8) (2024) 12197–12206. [25] S. Lv, H. Feng, W. Lou, C. Xiao, W. Kan, W. Su, J. Wang, T. Ji, Design and process of force-electric fusion for electromagnetic driven Si based MEMS S&A, in: Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing, 2740(1), 2024, pp. 012023. [26] H. Huang, J. Li, Piezoelectric Actuators: Principles, Design, Experiments and Applications, BoD–Books on Demand, 2021. [27] C. Zhao, Ultrasonic motors: technologies and applications, Springer Science & Business Media, 2011. [28] J. Fialka, P. Beneš, Measurement of piezoelectric ceramic parameters-A characterization of the elastic, dielectric and piezoelectric properties of NCE51 PZT, in: Proceedings of the 13th International Carpathian Control Conference (ICCC), IEEE, 2012, pp. 147-152. [29] P. Carvalho, C. Nycz, K. Gandomi, G. Fischer, (2018), Multiphysics Simulation of an Ultrasonic Piezoelectric Motor, COMSOL Conference in Boston, https://www.COMSOL.com. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 117 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 123 |
||