滚子分布方式对球面滚子轴承服役性能的影响

针对单纯考虑径向载荷难以综合评估滚子分布方式对球面滚子轴承服役性能影响的问题,以球面滚子轴承的滚子分布方式为研究对象,建立了能够表征滚子分布方式、自调心工况、转子挠曲以及外部载荷影响的数学模型。同时,编写程序对不同滚子分布方式,轴向、径向载荷以及自调心作用联合工况下的球面滚子轴承服役性能进行研究,从时域和频域两个方面解释了滚子分布对内圈振动的影响规律,归纳调心工况下特征频率的表达式,指出不同分布方式的滚子在联合工况影响下的载荷分布情况。另外,设计了能够在实验室单一环境下实现调心工况的自调心轴承座,选取两种不同滚子分布形式的22215型球面滚子轴承进行试验,并对理论仿真结果进行验证。结果表明:交错式滚子分布方式适用于径向载荷较大且调心作用明显的场合;平行式滚子分布方式适用于轴向冲击较大的工作场合;不论滚子交错分布还是平行分布,主频都约等于单列滚子数与滚子公转频率的乘积,当球面滚子轴承处于调心工况时,会产生附加频率,频率值约等于主频加、减滚子公转频率的整数倍;球面滚子轴承的调心功能本身会抵消由于转子挠曲带来的附加弯矩,但调心功能亦会造成滚子偏载,因此调心作用是以牺牲球面滚子轴承的承载能力为代价的。     

介电弹性体驱动器动态电压下的变形特征及击穿行为研究

针对介电弹性体(DE)驱动器驱动性能难以预测的问题,以VHB4910薄膜为待测DE材料,圆形DE驱动器作为研究对象,针对低频条件下(0.1～10Hz)DE驱动器的动态变形与击穿行为展开了实验研究。搭建了力电耦合实验测试平台,通过实验归纳了驱动电压参数对DE驱动器动态变形和击穿的影响规律。实验结果表明:DE驱动器的动态变形平衡位置受到电压幅值的影响,动态变形的振幅则受到电压频率和幅值的共同制约。动态击穿电压的数值分散性强,难以得到明显的规律特征,因此不能准确对动态击穿行为进行表征,而通过实验发现DE驱动器能承受的电压循环周期数会受到多种驱动电压参数的显著影响,故提出采用电压循环周期数对动态击穿行为进行分析。借鉴机械循环载荷下的经典疲劳曲线方程,提出利用名义静电应力幅值代替机械应力幅值、对DE驱动器在动态电压下的电致疲劳寿命曲线进行拟合的方法,以期为动态电压作用下DE驱动器的寿命预测提供一种新思路。     

采用石墨烯/聚二甲基硅氧烷的可调光栅设计及仿真计算

针对氰化氢气体在近红外波段具有吸收峰这一现象,设计了一种基于石墨烯(GNP)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料和PDMS材料的近红外光驱动可调透射光栅。采用数值模拟的方法研究了在近红外光驱动条件下光栅周期和衍射波长的变化规律,建立了光驱动部分与光栅部分为一体的光栅模型,模拟了在不同方向进行光驱动时光栅周期受到的影响。研究结果表明:栅线方向与驱动方向一致时,光栅周期随光驱动时间的增加而减小,且在光栅中部的变化幅度高于两侧,最大可调范围达到21.3 nm;栅线与驱动方向垂直时,光栅周期随光驱动时间的增加而增大,且在光栅中部的变化幅度低于两侧,最大可调范围达到100.98 nm;两种方式均能满足对氰化氢气体的检测,但栅线垂直于驱动方向的可调光栅的光栅周期变化幅度更大。