拍击式压电驱动微量喷射润滑装置的制作方法

本发明涉及一种压电驱动微量喷油润滑装置，属于空间补充润滑技术和压电微喷技术领域。

背景技术：

液体润滑在空间润滑中有极大地应用前景，液体润滑剂具有自补偿性好，发热低，摩擦系数小等优点。但是在极端的太空环境中液体润滑剂容易劣化失效。而目前较为成熟的被动润滑技术结构简单，但是容易出现润滑不及时，可控性差以及润滑寿命无法保证等问题。因此对航天器液体润滑剂的主动补充润滑技术的研究是有重要意义的。

压电微喷技术主要是通过在压电材料极化端加载激励，通过逆压电效应在弹性体上产生振动从而在液体中产生压力波，最终使得液体从喷嘴中喷射出来。相对于传统被动式补充润滑系统来说，压电微喷润滑系统在供油量的精度、液滴的可控性、响应速度以及润滑寿命预估精度等方面均有极大的提升。同时压电微喷技术不改变喷射液体特性，压电微喷装置也具有能量密度高，易于嵌入的优点。

综上，航天润滑器高精度、高速运转部件存在润滑油在极端运行环境下劣化失效从而导致的机械失效的问题。

技术实现要素：

本发明为解决航天器高精度、高速运转部件存在润滑油在极端运行环境中容易劣化失效从而导致的机械失效的问题，进而提供一种拍击式压电驱动微量喷射润滑装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的拍击式压电驱动微量喷射润滑装置包括芯轴6、固定圆台7、两个压电振子4、两个微喷腔体1和两个密封座2，芯轴6水平设置，芯轴6沿其轴向方向加工有中心通道6-1，微喷腔体1的轮廓均为圆环形，芯轴6的两端均套装有一个微喷腔体1，微喷腔体1的横截面的形状为锥形，两个微喷腔体1均与中心通道6-1相互连通，两个微喷腔体1的小端面相对设置，两个微喷腔体1均包括腔壳体1-1和密封座2-1，腔壳体1-1和密封座2-1可拆卸密闭连接，腔壳体1-1和密封座2-1之间形成空腔，腔壳体1-1上沿其圆周方向加工有多个微喷孔8，微喷孔8由内之外呈收敛型通孔，每个微喷腔体1内设置有一个压电振子4，压电振子4包括环形压电陶瓷片4-1和环形铜片4-2，环形压电陶瓷片4-1粘结在环形铜片4-2的外侧，环形铜片4-2的内径边缘通过腔壳体1-1和密封座2-1夹紧定位，两个压电振子4分别与导线电连接。

进一步地，位于左侧的微喷腔体1的腔壳体1-1上设置内螺纹，位于左侧的微喷腔体1的密封座2-1上设置有外螺纹，腔壳体1-1和密封座2-1通过螺纹可拆卸密闭连接。

进一步地，腔壳体1-1和密封座2-1之间设置有一个O型密封圈5。

进一步地，位于左侧的微喷腔体1的密封座2-1的内径边缘与芯轴6的端面之间设置有一个O型密封圈5。

进一步地，位于右侧的微喷腔体1的密封座2-1位于腔壳体1-1内，腔壳体1-1上设置有内螺纹，腔壳体1-1与芯轴6螺纹固接，密封座2-1通过固定圆台7轴向定位。

进一步地，腔壳体1-1与芯轴6之间设置有两个O型密封圈5。

进一步地，位于右侧的微喷腔体1的密封座2-1与腔壳体1-1之间设置有两个O型密封圈5。

进一步地，微喷孔8包括圆柱孔和锥形孔，锥形孔的大孔端与圆柱孔相互连通设置。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明的拍击式压电驱动微量喷射润滑装置的压电振子是在微喷腔体内自由振动，由于只约束了一端，因此微喷腔内靠近喷孔的部分和靠近密封座部分的液体是相互连通的，芯轴的储液室和微喷腔的连通孔可以置于微喷腔内靠近密封座的一端，而目前压电微喷装置都是将连通孔置于压电振子和喷孔之间，本发明可以有效减小压电振子和喷孔之间的距离，在相同条件下，距离喷孔越近可以获得更强烈的喷射效果，能量利用率也越高；

本发明的压电振子只有靠近内圈的一端被微喷腔壳和密封座约束，另外一端可以在激励电压的作用下自由振动，传统压电微喷装置一般是将两端同时约束，通过压电振子两个约束端中间面来产生振动，在一阶谐振状态下最大振幅位于两固定端的中间位置。由于本装置只是固定了压电振子的一端，因此在一阶谐振状态下最大振幅位置为外圈，因此本发明可以有效减小嵌入式压电微喷润滑装置结构尺寸；

本发明的主要是通过压电振子的振动来达到液滴从喷孔中喷射的目的，因此可以通过调节加载的电激励信号频率，幅值以及波形来调整喷射效果；

本发明的零件之间都是通过在内部开槽或者是通过在外圈和内圈加工螺纹的方式进行安装，在微喷腔壳和密封座的连接，微喷腔和芯轴连接部位利用螺纹和O型密封圈来完成密封，在保证密封性能的同时使得结构更加简单，同时方便加工和安装；

本发明是基于拍击式压电微喷结构的嵌入式压电微喷装置，能够在更小的结构尺寸条件下实现更强的喷射效果，能量利用率更高，结构更加简单。

附图说明

图1是本发明的拍击式压电驱动微量喷射润滑装置的主剖视图；

图2是本发明的拍击式压电驱动微量喷射润滑装置的立体图；

图3是本发明具体实施方式一中微喷腔体1和压电振子4的局部放大图；

图4是本发明工作原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1～4所示，本实施方式的拍击式压电驱动微量喷射润滑装置包括芯轴6、固定圆台7、两个压电振子4、两个微喷腔体1和两个密封座2，芯轴6水平设置，芯轴6沿其轴向方向加工有中心通道6-1，微喷腔体1的轮廓均为圆环形，芯轴6的两端均套装有一个微喷腔体1，微喷腔体1的横截面的形状为锥形，两个微喷腔体1均与中心通道6-1相互连通，两个微喷腔体1的小端面相对设置，两个微喷腔体1均包括腔壳体1-1和密封座2-1，腔壳体1-1和密封座2-1可拆卸密闭连接，腔壳体1-1和密封座2-1之间形成空腔，腔壳体1-1上沿其圆周方向加工有多个微喷孔8，微喷孔8由内之外呈收敛型通孔，每个微喷腔体1内设置有一个压电振子4，两个压电振子4包括第一压电振子4-1和第二压电振子4-2构成，压电振子4均由环形压电陶瓷片4-1-2和环形铜片4-1-1构成，环形压电陶瓷片4-1粘结在环形铜片4-2的外侧，环形铜片4-1-1的内径边缘通过腔壳体1-1和密封座2-1夹紧定位，两个压电振子4分别与导线电连接。

位于右侧的微喷腔体1的密封座2-1与腔壳体1-1之间没有设置螺纹，位于右侧的密封座2-1通过固定圆台7定位；微喷腔壳1-2和芯轴6没有设置螺纹。

具体实施方式二：如图1所示，本实施方式位于左侧的微喷腔体1的腔壳体1-1上设置内螺纹，位于左侧的微喷腔体1的密封座2-1上设置有外螺纹，腔壳体1-1和密封座2-1通过螺纹可拆卸密闭连接。如此设计，腔壳体1-1和密封座2-1螺纹连接，拆卸方便，起到了腔壳体1-1和密封座2-1的定位作用。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：如图1所示，本实施方式腔壳体1-1和密封座2-1之间设置有一个O型密封圈5。如此设计，起到腔壳体1-1和密封座2-1之间的密封作用。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：如图1所示，本实施方式位于左侧的微喷腔体1的密封座2-1的内径边缘与芯轴6的端面之间设置有一个O型密封圈5。如此设计，起到密封座2-1与芯轴6之间的密封作用。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：如图1所示，本实施方式位于右侧的微喷腔体1的密封座2-1位于腔壳体1-1内，腔壳体1-1上设置有内螺纹，腔壳体1-1与芯轴6螺纹固接，密封座2-1通过固定圆台7轴向定位。如此设计，腔壳体1-1和密封座2-1通过固定圆台7固定定位。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。

具体实施方式六：如图1所示，本实施方式腔壳体1-1与芯轴6之间设置有两个O型密封圈5。如此设计，起到微喷腔体1与芯轴6之间的密封作用。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、四或五相同。

具体实施方式七：如图1所示，本实施方式位于右侧的微喷腔体1的密封座2-1与腔壳体1-1之间设置有两个O型密封圈5。如此设计，起到腔壳体1-1和密封座2-1之间的密封作用。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：如图1、图3和图4所示，本实施方式微喷孔8包括圆柱孔和锥形孔，锥形孔的大孔端与圆柱孔相互连通设置。如此设计，距离喷孔越近可以获得更强烈的喷射效果，提高能量利用率。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、四或六相同。

实施例一：压电振子4-1是由环形压电陶瓷片4-1-2和环形铜片4-1-1通过粘连完成固定，微喷腔壳1-1和密封座2-1固定的同时可以固定压电振子4-1；然后微喷腔壳1-1上的内螺纹和芯轴6的外螺纹螺纹连接。通过芯轴6端面上和密封座2-1锥形面上的凹槽放置O型密封圈5来达到密封效果。右边的压电微喷装置式通过固定圆台7和轴承完成安装和固定的。压电振子4-2同样是通过密封座2-2和微喷腔壳2-1来固定的，位于右侧的密封座2-2和微喷腔壳1-2的固定是通过固定圆台7来完成的。由于右边压电微喷装置没有螺纹密封，因此可以在微喷腔壳1-2和芯轴6上通过两个凹槽放置O型圈5从而达到密封的效果，同时微喷腔壳1-2和密封座2-2上通过密封座2-2内圈以及锥形面上的两个凹槽放置两个O型圈5从而达到密封的效果。

实施例二：与实施方式一不同的地方在于，实施方式二右边压电微喷装置的密封座2-2和微喷腔壳1-2之间是通过螺纹固定的，而微喷装置和芯轴6的固定是通过固定圆台7来完成固定的。

实施例三：与实施方式一不同在于，微喷腔壳1-2和芯轴6之间的连接通过螺纹进行连接，在芯轴6上会有一个比正常轴承配合直径略大的台阶，在台阶上车出螺纹，微喷腔壳1-2上内径尺寸和阶梯芯轴6上尺寸匹配，通过螺纹连接完成固定。微喷腔壳1-2和密封座2-2之间的配合还是通过固定圆台7完成。

实施例四：与实施方式一不同的是，微喷腔壳1-2和芯轴6之间的连接是螺纹连接，密封座2-2和微喷腔壳1-2之间的连接也是螺纹连接。

工作原理：

如图4所示，本发明的压电驱动微量喷射润滑装置通过导线3从而可以在压电振子上加载一定频率的电信号激励，通过压电陶瓷的逆压电效应使得压电振子4产生周期性往复振动。压电陶瓷沿轴向极化，在压电振子4的两端面加载一定频率的脉冲电压激励时在一个激励周期时间内会产生沿轴向的一个往复弯曲变形。通过压电振子振动会在微喷腔内液体中产生对应频率的压力波，通过压力波在液体中的传递最终作用在微喷孔处液体，液体克服壁面粘附力以及其表面张力从而从喷孔中喷射到需要润滑的部位。通过控制激励电脉冲的频率、电压以及波形从而控制喷射液滴的数量速度以及喷射距离轨迹。