如何給壓電陶瓷施加適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力
在我們的封裝壓電陶瓷以及壓電納米定位臺等產(chǎn)品參數(shù)表中，通常會列出拉力這個參數(shù)值，這個拉力值大小取決于我們預(yù)先加載的預(yù)緊力即預(yù)壓縮力的大小。
為什么要給壓電陶瓷加載預(yù)緊力？
我們都知道，壓電陶瓷是通過單層陶瓷片堆疊共燒或堆疊粘接而成，對拉力非常敏感，過大的拉力會造成陶瓷堆疊連接層出現(xiàn)斷裂而損壞，所以在做外部機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候要盡量避免拉力的存在，但是在實際動態(tài)操作壓電系統(tǒng)時，壓電陶瓷的快速伸長對于壓電陶瓷來說相當(dāng)于一個拉力，可能會導(dǎo)致壓電陶瓷的損壞。而適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力可以有效的降低拉力引起損壞的風(fēng)險。
壓電陶瓷主要是作為推進器：采用機械預(yù)載力來保持陶瓷始終處于壓縮的狀態(tài)。預(yù)緊系統(tǒng)大多是被動力存儲原則，例如機械壓力，液壓或者氣動彈簧。
預(yù)緊系統(tǒng)設(shè)計基本原則
預(yù)緊力不應(yīng)損失壓電陶瓷的位移，預(yù)緊剛度應(yīng)該非常低，陶瓷剛度的百分之幾。
預(yù)緊力應(yīng)該足夠高以加速負(fù)載快速回彈，從而避免陶瓷受到拉力。動態(tài)操作使用時需控制動態(tài)力小于預(yù)緊力，動態(tài)力可由以下公式算得。
注意：機械預(yù)緊不應(yīng)該只考慮常規(guī)操作時候的力平衡，而且還需要考慮外部的震動。
加載多大預(yù)緊力？
壓電陶瓷的抗拉強度非常的低，大約在5Mpa左右，所以在安裝使用的過程中建議加一定的預(yù)載力，從經(jīng)驗來看，8-10Mpa即可以補償高動態(tài)產(chǎn)生的拉力。如果是恒力的情況下，不要超過20Mpa。預(yù)緊力一般為促動器負(fù)載的十分之一。
預(yù)緊力應(yīng)該足夠高但又不宜過大，當(dāng)壓電陶瓷承受大于幾十兆帕的壓力的時候，開始出現(xiàn)退極化現(xiàn)象，可以通過大的電壓信號重新極化，但損失了有效能，對于元件的使用壽命會產(chǎn)生不利的影響。
對于高度較小的壓電陶瓷來說，側(cè)向力產(chǎn)生剪切力，相對較高的壓電陶瓷會產(chǎn)生彎曲力，在使用過程中需要盡量的避免這兩種力給壓電陶瓷造成的損害。
預(yù)載也會產(chǎn)生張力，所以當(dāng)很高的負(fù)載作用于壓電陶瓷的時候，超過了張力強度，會降低使用壽命或者損壞壓電陶瓷。
舉例：
疊堆壓電陶瓷PSt150/5×5/20 的橫截面積為5×5mm，若施加8MPa即預(yù)緊力200N即可滿足動態(tài)需求，如果是恒力不超過500N，有效的預(yù)緊力可以延長壓電陶瓷的使用壽命。
常見預(yù)緊方式：
芯明天產(chǎn)品具有適合的預(yù)緊力
芯明天擁有近二十年壓電納米定位產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)的經(jīng)驗，完善的質(zhì)量、服務(wù)管理體系，每一款產(chǎn)品均經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計、專業(yè)的生產(chǎn)、調(diào)試，多種環(huán)境及條件下的老化測試，確保產(chǎn)品輸出優(yōu)異的性能。
芯明天全系列封裝型壓電陶瓷以及納米定位臺產(chǎn)品均具有適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，可以實現(xiàn)功率范圍內(nèi)動態(tài)操作滿足用戶的需求。
對于特殊需求，比如階躍時間遠(yuǎn)小于1msec的應(yīng)用，需要增加預(yù)緊力，芯明天可以根據(jù)實際需求定制相關(guān)的壓電產(chǎn)品。
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