بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد یک موتور حرارتی ساخته شده با محرک‌های آلیاژ حافظه‌دار

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه طراحی کاربردی و ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک و مواد، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

2 استادیار، گروه طراحی کاربردی و ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک و مواد، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

3 دانشیار، گروه طراحی کاربردی و ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک و مواد، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

چکیده

موتورهای حرارتی جهت تولید انرژی مکانیکی، از گرمای ایجاد شده توسط تاسیسات مختلف، بدون ایجاد آلاینده‌های زیست‌محیطی، بکار می‌روند. در این مقاله ابتدا، با استفاده از سیم‌هایی از جنس نایتینول، یک موتور حرارتی طراحی و ساخته می‌شود. سپس، تاثیر پارامتر‌های مختلف بر سرعت زاویه­ای، گشتاور و مدت زمان دوران موتور بررسی می‌گردد. نتایج نشان می‌دهند که افزایش دمای آب گرم یا کاهش دمای آب سرد سبب افزایش سرعت زاویه­ای می­شوند؛ ولی این تغییرات، مادامی که استحاله‌ها کامل صورت پذیرند، تاثیر چندانی بر گشتاور ندارد. بعلاوه افزایش قطر و تعداد سیم­های نایتینول و وجود مهره­های کاهنده اصطکاک، افزایش سرعت زاویه‌ای و گشتاور را نتیجه می‌دهند. همچنین مشاهده شد که کاهش دمای استحاله، به افزایش مدت زمان چرخش و سرعت زاویه‌ای موتور منجر می‌شود و نیز بیش­ترین سرعت دورانی در فاصله معینی از تکیه‌گاه ثابت ایجاد می­شود. برای موتور حاضر، گشتاور و سرعت زاویه­ای بیشینه به‌ترتیب 601/20 نیوتن میلی­متر و 58 دور بر دقیقه محاسبه شده‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Mohd Jani, J., Leary, M., Subic, A., Gibson, M.A., A review of shape memory alloy research, applications and opportunities. Materials & Design, Vol 56: pp. 1078-1113, 2014.
[2]  Yuan H., Fauroux J.C., Chapelle F., Balandraud X., A review of rotary actuators based on shape memory alloys. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 28, No. 14, pp. 1863-1885, 2017.
[3]  Kuribayashi K., A new servo motor using shape memory alloy. In 15th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society, IEEE, 1989.
[4]  Sharma S.V., Nayak M.M., Dinesh N.S., Umanand L., Micro stepping of shape memory alloy based poly phase motor. In 2008 IEEE International Conference on Industrial Technology, IEEE, 2008.
[5]  Dilthey S., Meier H., Simulation-based design of a rotatory SMA drive. Journal of materials engineering and performance, Vol. 18, No. 5-6, pp. 686-690, 2009.
[6]  Zhang X.Y., Yan, X.J., Continuous rotary motor actuated by multiple segments of shape memory alloy wires. Journal of materials engineering and performance, Vol. 21, No. 12, pp. 2643-2649, 2012.
[7]  Hwang D., Higuchi T., A rotary actuator using shape memory alloy (SMA) wires. IEEE/ASME Transactions on mechatronics, Vol. 19, No. 5, pp. 1625-1635, 2013.
[8]  Banks, Ridgway M., Energy conversion system. U.S. Patent 3,913,326, issued October 21, 1975.