压电点胶阀的质量—弹簧—阻尼模型,是将撞针及传动机构的惯性、弹性和能量耗散,用等效质量、刚度和阻尼表示。MARCO北京在精密点胶技术分析中,可利用这一模型研究撞针加速、撞击余振及周期恢复,并将机械响应与喷射压力联系起来。
一、首先确定运动坐标和建模范围
以撞针闭合方向为正,将相对静态平衡位置的位移记为 。在尚未撞击密封面、结构变形较小且传动接触保持的条件下,可建立单自由度近似。
其中,等效质量不仅包括撞针,还包括杠杆及其他运动部件折算到撞针端的惯性。
依据动能等效:
分别为部件质量和转动惯量。只有明确各部件与撞针的运动关系,才能正确折算质量。
二、如何确定等效刚度?
刚度来源包括压电陶瓷、放大杠杆、柔性铰链、弹簧及支撑结构,需要按实际连接关系组合。
若理想杠杆的位移放大倍数为 a,压电刚度折算到输出端为:
放大位移会降低折算刚度,因此放大倍数不能只按行程需求选择。
预紧力通常决定静态平衡和接触状态;对于线性弹簧,增加预紧并不直接改变其刚度。若存在接触或几何非线性,则应使用工作点附近的切线刚度。
三、如何写出运动方程?
将压电驱动支路等效为自由输出位移 与刚度
,可写为:
其中,为其他恢复支路的等效刚度,
为带方向的液体作用力。
这里的驱动力为 ,体现了压电输出力随负载位移变化的特点。已纳入模型的弹性或阻尼作用,不应重复计入液体载荷。
四、撞击密封面后如何处理?
设接触位置为 ,压入变形为:
接触后,方程右侧增加反向接触力:
需采用单边接触模型:分离时为零,接触时随变形和速度变化,并避免产生不合理的拉力。不能用同一个固定刚度覆盖自由运动、接触和回弹全过程。
五、MARCO北京如何验证模型?
在固定接触状态、近似线性的范围内:
可利用位移或测振数据中的频率与衰减过程辨识参数,再用不同驱动条件验证。若多个振动模态明显,应扩展为多自由度模型。
MARCO北京将机械模型与“微小液滴周期稳态形成理论”中的补胶、压力和液面恢复相结合,使模型既能解释撞针运动,也能服务于连续点胶一致性的优化。