【摘要】： 本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)高速軸系的超聲波懸浮支撐技術(shù)研究(項(xiàng)目編號(hào):50605026)”開(kāi)展研究工作,對(duì)于飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)軸系的超聲懸浮技術(shù)的研究而言,研究超聲波對(duì)回轉(zhuǎn)表面的懸浮支撐技術(shù)十分必要�；趬弘妼W(xué)、振動(dòng)力學(xué)以聲學(xué)理論,本文提出利用凹柱端面的壓電換能器產(chǎn)生超聲振動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)軸系在較高轉(zhuǎn)速下的懸浮支撐,完成了凹柱面支撐超聲波懸浮軸承測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作,進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析。 本文結(jié)合壓電理論與振動(dòng)力學(xué)相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)并制作了兩款具有超聲懸浮能力的換能器;對(duì)凹柱面壓電換能器的端面振動(dòng)情況作了有限元與實(shí)驗(yàn)分析;對(duì)與構(gòu)建超聲波軸承相關(guān)的換能器性能參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試。從超聲振動(dòng)表面對(duì)物體的作用入手對(duì)超聲振動(dòng)的凹柱面的懸浮減摩特性進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究,分析了超聲振動(dòng)凹柱面的振動(dòng)參數(shù)與懸浮、減摩效果之間的關(guān)系。根據(jù)軸承的實(shí)際工作情況結(jié)合超聲懸浮的特點(diǎn)提出了一種新型的超聲波軸承的結(jié)構(gòu),并完成該結(jié)構(gòu)的加工與制作;將該超聲波軸承與普通軸承進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比,并對(duì)該超聲波軸承進(jìn)了懸浮現(xiàn)象的驗(yàn)證和最高轉(zhuǎn)速、摩擦系數(shù)的測(cè)試。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.3
【圖文】：

[8]（如圖 1.2）。圖1.1 氣體靜壓軸承 圖1.2 磁懸浮軸承本文所研究的超聲波懸浮軸承完全不同于上述軸承，是近年提出的一種新型非接觸軸承。它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為成彈性材料中質(zhì)點(diǎn)的超聲頻率的機(jī)械振動(dòng)能，在壓電換能器端部形成高強(qiáng)超聲波，再利用超聲波的懸浮減摩特性而研制非接觸，無(wú)摩擦的新型軸承。利用超聲波懸浮減摩特性所研制的超聲波軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，通常情況下無(wú)需另加其他潤(rùn)滑劑，也無(wú)需使用液壓、氣壓、磁懸浮等技術(shù)所需要的大量的輔助設(shè)備。這對(duì)某些特種儀器，尤其是工作在航天方面（如飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)）的摩擦副具有特別的實(shí)用價(jià)值。

[8]（如圖 1.2）。圖1.1 氣體靜壓軸承 圖1.2 磁懸浮軸承本文所研究的超聲波懸浮軸承完全不同于上述軸承，是近年提出的一種新型非接觸軸承。它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為成彈性材料中質(zhì)點(diǎn)的超聲頻率的機(jī)械振動(dòng)能，在壓電換能器端部形成高強(qiáng)超聲波，再利用超聲波的懸浮減摩特性而研制非接觸，無(wú)摩擦的新型軸承。利用超聲波懸浮減摩特性所研制的超聲波軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，通常情況下無(wú)需另加其他潤(rùn)滑劑，也無(wú)需使用液壓、氣壓、磁懸浮等技術(shù)所需要的大量的輔助設(shè)備。這對(duì)某些特種儀器，尤其是工作在航天方面（如飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)）的摩擦副具有特別的實(shí)用價(jià)值。

31.2.2 超聲波駐波懸浮圖1.3 超聲波駐波懸浮原理[18]圖 1.3 為超聲波駐波懸浮的原理，超聲波輻射端面與反射板之間的距離為半波長(zhǎng)整數(shù)倍，超聲波在它們之間多次反射形成駐波，駐波與物體的相互作用產(chǎn)生豎直方向的力以克服物體的重力，同時(shí)產(chǎn)生水平的定位力將物體固定于聲壓波節(jié)處，從而實(shí)現(xiàn)物體的懸浮[18,19]。由懸浮原理知被懸浮的固體或液體顆粒其徑向尺寸必須小于半波長(zhǎng)，因此超聲波駐波懸浮只能對(duì)微小顆粒進(jìn)行懸浮。超聲波駐波懸浮現(xiàn)多用于重要的無(wú)容器實(shí)驗(yàn)處理過(guò)程，用于材料的無(wú)容器凝固、液體物理性質(zhì)的非接觸測(cè)量以及自由液滴的動(dòng)力學(xué)研究�？梢杂幂^少的設(shè)備實(shí)現(xiàn)一種無(wú)明顯機(jī)械接觸的理想實(shí)驗(yàn)環(huán)境，來(lái)研究液體和生物媒質(zhì)力學(xué)性質(zhì)。國(guó)內(nèi)西北工業(yè)大學(xué)學(xué)者解文軍對(duì)此做了較多的研究[20-22]。如圖1.4 為解文軍等人自行研制的單軸式超聲懸浮系統(tǒng)的示意圖。利用該系統(tǒng)成功地實(shí)現(xiàn)了自然界中密度最大的固體顆粒銥（Ir，密度 22.6g/cm3）和液滴汞（Hg

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 閆學(xué)勇;基于壓電效應(yīng)的海洋浮體發(fā)電研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2780410