【摘要】： 本文結合國家自然科學基金項目“飛輪儲能系統(tǒng)高速軸系的超聲波懸浮支撐技術研究(項目編號:50605026)”開展研究工作,對于飛輪儲能系統(tǒng)軸系的超聲懸浮技術的研究而言,研究超聲波對回轉表面的懸浮支撐技術十分必要�；趬弘妼W、振動力學以聲學理論,本文提出利用凹柱端面的壓電換能器產(chǎn)生超聲振動實現(xiàn)對軸系在較高轉速下的懸浮支撐,完成了凹柱面支撐超聲波懸浮軸承測試系統(tǒng)的結構設計與制作,進行了相關的實驗測試與分析。 本文結合壓電理論與振動力學相關知識設計并制作了兩款具有超聲懸浮能力的換能器;對凹柱面壓電換能器的端面振動情況作了有限元與實驗分析;對與構建超聲波軸承相關的換能器性能參數(shù)進行了測試。從超聲振動表面對物體的作用入手對超聲振動的凹柱面的懸浮減摩特性進行了理論與實驗研究,分析了超聲振動凹柱面的振動參數(shù)與懸浮、減摩效果之間的關系。根據(jù)軸承的實際工作情況結合超聲懸浮的特點提出了一種新型的超聲波軸承的結構,并完成該結構的加工與制作;將該超聲波軸承與普通軸承進行了實驗對比,并對該超聲波軸承進了懸浮現(xiàn)象的驗證和最高轉速、摩擦系數(shù)的測試。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：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將電能轉化為成彈性材料中質點的超聲頻率的機械振動能，在壓電換能器端部形成高強超聲波，再利用超聲波的懸浮減摩特性而研制非接觸，無摩擦的新型軸承。利用超聲波懸浮減摩特性所研制的超聲波軸承具有結構簡單、成本低、適應性強的優(yōu)點，通常情況下無需另加其他潤滑劑，也無需使用液壓、氣壓、磁懸浮等技術所需要的大量的輔助設備。這對某些特種儀器，尤其是工作在航天方面（如飛輪儲能系統(tǒng)）的摩擦副具有特別的實用價值。

[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將電能轉化為成彈性材料中質點的超聲頻率的機械振動能，在壓電換能器端部形成高強超聲波，再利用超聲波的懸浮減摩特性而研制非接觸，無摩擦的新型軸承。利用超聲波懸浮減摩特性所研制的超聲波軸承具有結構簡單、成本低、適應性強的優(yōu)點，通常情況下無需另加其他潤滑劑，也無需使用液壓、氣壓、磁懸浮等技術所需要的大量的輔助設備。這對某些特種儀器，尤其是工作在航天方面（如飛輪儲能系統(tǒng)）的摩擦副具有特別的實用價值。

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，同時產(chǎn)生水平的定位力將物體固定于聲壓波節(jié)處，從而實現(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，因此超聲波駐波懸浮只能對微小顆粒進行懸浮。超聲波駐波懸浮現(xiàn)多用于重要的無容器實驗處理過程，用于材料的無容器凝固、液體物理性質的非接觸測量以及自由液滴的動力學研究�？梢杂幂^少的設備實現(xiàn)一種無明顯機械接觸的理想實驗環(huán)境，來研究液體和生物媒質力學性質。國內西北工業(yè)大學學者解文軍對此做了較多的研究[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】

相關碩士學位論文 前1條

1 閆學勇;基于壓電效應的海洋浮體發(fā)電研究[D];中國海洋大學;2012年

本文編號：2780410