拍擊式壓電驅動微量噴射潤滑裝置的制作方法

本發明涉及一種壓電驅動微量噴油潤滑裝置，屬于空間補充潤滑技術和壓電微噴技術領域。

背景技術：

液體潤滑在空間潤滑中有極大地應用前景，液體潤滑劑具有自補償性好，發熱低，摩擦系數小等優點。但是在極端的太空環境中液體潤滑劑容易劣化失效。而目前較為成熟的被動潤滑技術結構簡單，但是容易出現潤滑不及時，可控性差以及潤滑壽命無法保證等問題。因此對航天器液體潤滑劑的主動補充潤滑技術的研究是有重要意義的。

壓電微噴技術主要是通過在壓電材料極化端加載激勵，通過逆壓電效應在彈性體上產生振動從而在液體中產生壓力波，最終使得液體從噴嘴中噴射出來。相對于傳統被動式補充潤滑系統來說，壓電微噴潤滑系統在供油量的精度、液滴的可控性、響應速度以及潤滑壽命預估精度等方面均有極大的提升。同時壓電微噴技術不改變噴射液體特性，壓電微噴裝置也具有能量密度高，易于嵌入的優點。

綜上，航天潤滑器高精度、高速運轉部件存在潤滑油在極端運行環境下劣化失效從而導致的機械失效的問題。

技術實現要素：

本發明為解決航天器高精度、高速運轉部件存在潤滑油在極端運行環境中容易劣化失效從而導致的機械失效的問題，進而提供一種拍擊式壓電驅動微量噴射潤滑裝置。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

本發明的拍擊式壓電驅動微量噴射潤滑裝置包括芯軸6、固定圓臺7、兩個壓電振子4、兩個微噴腔體1和兩個密封座2，芯軸6水平設置，芯軸6沿其軸向方向加工有中心通道6-1，微噴腔體1的輪廓均為圓環形，芯軸6的兩端均套裝有一個微噴腔體1，微噴腔體1的橫截面的形狀為錐形，兩個微噴腔體1均與中心通道6-1相互連通，兩個微噴腔體1的小端面相對設置，兩個微噴腔體1均包括腔殼體1-1和密封座2-1，腔殼體1-1和密封座2-1可拆卸密閉連接，腔殼體1-1和密封座2-1之間形成空腔，腔殼體1-1上沿其圓周方向加工有多個微噴孔8，微噴孔8由內之外呈收斂型通孔，每個微噴腔體1內設置有一個壓電振子4，壓電振子4包括環形壓電陶瓷片4-1和環形銅片4-2，環形壓電陶瓷片4-1粘結在環形銅片4-2的外側，環形銅片4-2的內徑邊緣通過腔殼體1-1和密封座2-1夾緊定位，兩個壓電振子4分別與導線電連接。

進一步地，位于左側的微噴腔體1的腔殼體1-1上設置內螺紋，位于左側的微噴腔體1的密封座2-1上設置有外螺紋，腔殼體1-1和密封座2-1通過螺紋可拆卸密閉連接。

進一步地，腔殼體1-1和密封座2-1之間設置有一個O型密封圈5。

進一步地，位于左側的微噴腔體1的密封座2-1的內徑邊緣與芯軸6的端面之間設置有一個O型密封圈5。

進一步地，位于右側的微噴腔體1的密封座2-1位于腔殼體1-1內，腔殼體1-1上設置有內螺紋，腔殼體1-1與芯軸6螺紋固接，密封座2-1通過固定圓臺7軸向定位。

進一步地，腔殼體1-1與芯軸6之間設置有兩個O型密封圈5。

進一步地，位于右側的微噴腔體1的密封座2-1與腔殼體1-1之間設置有兩個O型密封圈5。

進一步地，微噴孔8包括圓柱孔和錐形孔，錐形孔的大孔端與圓柱孔相互連通設置。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

本發明的拍擊式壓電驅動微量噴射潤滑裝置的壓電振子是在微噴腔體內自由振動，由于只約束了一端，因此微噴腔內靠近噴孔的部分和靠近密封座部分的液體是相互連通的，芯軸的儲液室和微噴腔的連通孔可以置于微噴腔內靠近密封座的一端，而目前壓電微噴裝置都是將連通孔置于壓電振子和噴孔之間，本發明可以有效減小壓電振子和噴孔之間的距離，在相同條件下，距離噴孔越近可以獲得更強烈的噴射效果，能量利用率也越高；

本發明的壓電振子只有靠近內圈的一端被微噴腔殼和密封座約束，另外一端可以在激勵電壓的作用下自由振動，傳統壓電微噴裝置一般是將兩端同時約束，通過壓電振子兩個約束端中間面來產生振動，在一階諧振狀態下最大振幅位于兩固定端的中間位置。由于本裝置只是固定了壓電振子的一端，因此在一階諧振狀態下最大振幅位置為外圈，因此本發明可以有效減小嵌入式壓電微噴潤滑裝置結構尺寸；

本發明的主要是通過壓電振子的振動來達到液滴從噴孔中噴射的目的，因此可以通過調節加載的電激勵信號頻率，幅值以及波形來調整噴射效果；

本發明的零件之間都是通過在內部開槽或者是通過在外圈和內圈加工螺紋的方式進行安裝，在微噴腔殼和密封座的連接，微噴腔和芯軸連接部位利用螺紋和O型密封圈來完成密封，在保證密封性能的同時使得結構更加簡單，同時方便加工和安裝；

本發明是基于拍擊式壓電微噴結構的嵌入式壓電微噴裝置，能夠在更小的結構尺寸條件下實現更強的噴射效果，能量利用率更高，結構更加簡單。

附圖說明

圖1是本發明的拍擊式壓電驅動微量噴射潤滑裝置的主剖視圖；

圖2是本發明的拍擊式壓電驅動微量噴射潤滑裝置的立體圖；

圖3是本發明具體實施方式一中微噴腔體1和壓電振子4的局部放大圖；

圖4是本發明工作原理示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：如圖1～4所示，本實施方式的拍擊式壓電驅動微量噴射潤滑裝置包括芯軸6、固定圓臺7、兩個壓電振子4、兩個微噴腔體1和兩個密封座2，芯軸6水平設置，芯軸6沿其軸向方向加工有中心通道6-1，微噴腔體1的輪廓均為圓環形，芯軸6的兩端均套裝有一個微噴腔體1，微噴腔體1的橫截面的形狀為錐形，兩個微噴腔體1均與中心通道6-1相互連通，兩個微噴腔體1的小端面相對設置，兩個微噴腔體1均包括腔殼體1-1和密封座2-1，腔殼體1-1和密封座2-1可拆卸密閉連接，腔殼體1-1和密封座2-1之間形成空腔，腔殼體1-1上沿其圓周方向加工有多個微噴孔8，微噴孔8由內之外呈收斂型通孔，每個微噴腔體1內設置有一個壓電振子4，兩個壓電振子4包括第一壓電振子4-1和第二壓電振子4-2構成，壓電振子4均由環形壓電陶瓷片4-1-2和環形銅片4-1-1構成，環形壓電陶瓷片4-1粘結在環形銅片4-2的外側，環形銅片4-1-1的內徑邊緣通過腔殼體1-1和密封座2-1夾緊定位，兩個壓電振子4分別與導線電連接。

位于右側的微噴腔體1的密封座2-1與腔殼體1-1之間沒有設置螺紋，位于右側的密封座2-1通過固定圓臺7定位；微噴腔殼1-2和芯軸6沒有設置螺紋。

具體實施方式二：如圖1所示，本實施方式位于左側的微噴腔體1的腔殼體1-1上設置內螺紋，位于左側的微噴腔體1的密封座2-1上設置有外螺紋，腔殼體1-1和密封座2-1通過螺紋可拆卸密閉連接。如此設計，腔殼體1-1和密封座2-1螺紋連接，拆卸方便，起到了腔殼體1-1和密封座2-1的定位作用。其它組成及連接關系與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：如圖1所示，本實施方式腔殼體1-1和密封座2-1之間設置有一個O型密封圈5。如此設計，起到腔殼體1-1和密封座2-1之間的密封作用。其它組成及連接關系與具體實施方式一或二相同。

具體實施方式四：如圖1所示，本實施方式位于左側的微噴腔體1的密封座2-1的內徑邊緣與芯軸6的端面之間設置有一個O型密封圈5。如此設計，起到密封座2-1與芯軸6之間的密封作用。其它組成及連接關系與具體實施方式三相同。

具體實施方式五：如圖1所示，本實施方式位于右側的微噴腔體1的密封座2-1位于腔殼體1-1內，腔殼體1-1上設置有內螺紋，腔殼體1-1與芯軸6螺紋固接，密封座2-1通過固定圓臺7軸向定位。如此設計，腔殼體1-1和密封座2-1通過固定圓臺7固定定位。其它組成及連接關系與具體實施方式一、二或四相同。

具體實施方式六：如圖1所示，本實施方式腔殼體1-1與芯軸6之間設置有兩個O型密封圈5。如此設計，起到微噴腔體1與芯軸6之間的密封作用。其它組成及連接關系與具體實施方式一、二、四或五相同。

具體實施方式七：如圖1所示，本實施方式位于右側的微噴腔體1的密封座2-1與腔殼體1-1之間設置有兩個O型密封圈5。如此設計，起到腔殼體1-1和密封座2-1之間的密封作用。其它組成及連接關系與具體實施方式六相同。

具體實施方式八：如圖1、圖3和圖4所示，本實施方式微噴孔8包括圓柱孔和錐形孔，錐形孔的大孔端與圓柱孔相互連通設置。如此設計，距離噴孔越近可以獲得更強烈的噴射效果，提高能量利用率。其它組成及連接關系與具體實施方式一、二、四或六相同。

實施例一：壓電振子4-1是由環形壓電陶瓷片4-1-2和環形銅片4-1-1通過粘連完成固定，微噴腔殼1-1和密封座2-1固定的同時可以固定壓電振子4-1；然后微噴腔殼1-1上的內螺紋和芯軸6的外螺紋螺紋連接。通過芯軸6端面上和密封座2-1錐形面上的凹槽放置O型密封圈5來達到密封效果。右邊的壓電微噴裝置式通過固定圓臺7和軸承完成安裝和固定的。壓電振子4-2同樣是通過密封座2-2和微噴腔殼2-1來固定的，位于右側的密封座2-2和微噴腔殼1-2的固定是通過固定圓臺7來完成的。由于右邊壓電微噴裝置沒有螺紋密封，因此可以在微噴腔殼1-2和芯軸6上通過兩個凹槽放置O型圈5從而達到密封的效果，同時微噴腔殼1-2和密封座2-2上通過密封座2-2內圈以及錐形面上的兩個凹槽放置兩個O型圈5從而達到密封的效果。

實施例二：與實施方式一不同的地方在于，實施方式二右邊壓電微噴裝置的密封座2-2和微噴腔殼1-2之間是通過螺紋固定的，而微噴裝置和芯軸6的固定是通過固定圓臺7來完成固定的。

實施例三：與實施方式一不同在于，微噴腔殼1-2和芯軸6之間的連接通過螺紋進行連接，在芯軸6上會有一個比正常軸承配合直徑略大的臺階，在臺階上車出螺紋，微噴腔殼1-2上內徑尺寸和階梯芯軸6上尺寸匹配，通過螺紋連接完成固定。微噴腔殼1-2和密封座2-2之間的配合還是通過固定圓臺7完成。

實施例四：與實施方式一不同的是，微噴腔殼1-2和芯軸6之間的連接是螺紋連接，密封座2-2和微噴腔殼1-2之間的連接也是螺紋連接。

工作原理：

如圖4所示，本發明的壓電驅動微量噴射潤滑裝置通過導線3從而可以在壓電振子上加載一定頻率的電信號激勵，通過壓電陶瓷的逆壓電效應使得壓電振子4產生周期性往復振動。壓電陶瓷沿軸向極化，在壓電振子4的兩端面加載一定頻率的脈沖電壓激勵時在一個激勵周期時間內會產生沿軸向的一個往復彎曲變形。通過壓電振子振動會在微噴腔內液體中產生對應頻率的壓力波，通過壓力波在液體中的傳遞最終作用在微噴孔處液體，液體克服壁面粘附力以及其表面張力從而從噴孔中噴射到需要潤滑的部位。通過控制激勵電脈沖的頻率、電壓以及波形從而控制噴射液滴的數量速度以及噴射距離軌跡。