《基於超聲減摩原理的新型低摩擦氣缸及其特性研究》是依託哈爾濱工業大學，由包鋼擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於超聲減摩原理的新型低摩擦氣缸及其特性研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：包鋼
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於超聲振動的減摩效應，將超聲振動施加於氣缸，使得氣缸活塞密封圈與缸筒以及活塞桿密封圈與缸蓋等摩擦副間處於超聲振動狀態，減小各摩擦副間的動靜摩擦係數的差值，降低氣缸低速運行時摩擦副間的動靜摩擦力的變化，達到解決氣缸低速運行時出現爬行等問題的目的。通過設計裝有壓電元件的新型結構的氣缸缸筒和活塞，實現在氣缸外壁與活塞上施加超聲振動，研製基於超聲減摩原理的新型低摩擦氣缸。通過改變超聲振動的頻率、振幅、激振位置等參數，分別利用壓電元件的縱向與扭轉振動模態，研究超聲振動作用下氣缸低速運行時摩擦力、爬行等特性，建立其理論與仿真模型，得出超聲減摩作用下氣缸特性的變化規律，為改善氣缸低速運行時的摩擦力特性研究提供一種新的研究思路。
結題摘要
本項目利用超聲振動的減摩效應，提出了一種降低氣缸摩擦力，改善氣缸摩擦特性的實現方法。研究了超聲振動降低氣缸摩擦力的作用機理，研製了超聲減摩氣缸原型樣機。項目研究工作完成情況以及取得的主要研究成果如下。通過建立超聲振動下金屬-橡膠平面接觸摩擦副間摩擦力的物理模型，推導出超聲振動在鋁合金平板上傳播的波動方程，揭示了超聲振動的頻率、振動幅值等振動特性參數對金屬-橡膠平面接觸副摩擦力的影響規律。同時，以超聲電機為基礎研究了超聲驅動特性。以氣缸密封圈與缸筒內壁之間的摩擦力為研究對象，針對不同工況與約束條件，分別建立了缸筒外壁它激式、缸筒端部它激式以及缸筒彎曲振動自激式等超聲振動施加形式下的氣缸摩擦力的數學模型。通過分析超聲振動的頻率、幅值、相位差等參數對氣缸摩擦力的影響，揭示了基於超聲振動減摩效應的氣缸減摩作用機理。利用ANSYS有限元仿真軟體，分別建立了缸筒外壁它激式超聲減摩氣缸、缸筒端部它激式縱向振動超聲減摩氣缸以及缸筒彎曲振動自激式超聲減摩氣缸的有限元仿真模型。通過開展振動模態、諧回響以及瞬態仿真分析，提出了超聲減摩氣缸的設計方法。研製出利用超聲換能器的超聲振動它激式減摩氣缸以及採用壓電片貼片式超聲振動自激式減摩氣缸多種原型樣機。通過搭建氣缸摩擦特性測試系統，完成了系列超聲振動減摩氣缸樣機的摩擦力特性測試實驗研究，實現了對本項目中所提出的採用超聲振動減摩效應降低氣缸摩擦力研究方法的有效驗證，取得了較好的實驗效果。在本項目的研究過程中，發表學術論文11篇，其中SCI檢索論文1篇，EI檢索論文7篇；申報發明專利6項，其中1項發明專利已獲授權；培養研究生6名，其中博士研究生2名，碩士研究生4名，較好的完成了申請書中預定的研究成果目標。
