电压对电喷印影响的数值模拟及实验研究

电喷印技术是基于电流体动力学(electrohydrodynamic,EHD)原理的一种沉积技术,可以得到比喷头尺寸小一个数量级的喷印精度。在电喷印过程中,电压是影响喷印的核心因素,对于泰勒锥的形成和稳定性起着重要作用。文中通过数值模拟和实验研究得出:随着外加电压的增加,泰勒锥逐渐形成,同时液滴的锥角也在减小;当达到一定的电压(2000V)时,得到的锥形最稳定且锥角最小;而当电压继续增加,泰勒锥锥形开始缩短最终失稳。因此,电压为2000V是实验条件下的最优参数。     

基于EHD微纳尺度3D打印中导电银浆成线规律的实验研究

基于EHD微纳尺度3D打印技术(电喷印)是最具应用前景的微纳尺度3D打印技术之一。通过实验研究了电喷印过程中导电银浆体积浓度、喷印距离、喷印电压及喷印头移动速度对成线性能的影响。实验结果表明:外加电压在一定范围内能形成泰勒锥,过大或过小都会影响泰勒锥的形成;在此范围内存在最佳值2 000 V,使线宽最小。随着喷印头移动速度的变化,线宽变化显著,速度过小或过大分别导致线宽过大或无法成线的现象。导电银浆体积浓度过小会导致线宽过大、体积浓度过大导致粘度过大无法喷印;存在最佳值6:1使线宽最小。在一定的喷印距离0.05~0.1 mm的范围内变化时,可以形成稳定喷印。距离过大或过小会导致无法成线现象。     

使用目标多特征识别的纳米纤维制造在线监测系统

针对电纺丝成型纳米级纤维工艺中因供料速度与电压值不匹配而出现的不稳定现象-流涎,提出了基于目标多特征识别的纳米纤维制造在线检测系统来提高纳米纤维成型质量的稳定性并实现纤维直径的可控性.首先,使用工业CCD对喷头出口处的泰勒锥进行连续图像采集,并对其进行锐化、滤波、阈值分割等预处理;然后,用目标多特征识别算法对泰勒锥的周长、面积和锥高等特征进行识别,实现对泰勒锥的形态和大小实时判别;最后,以判别结果作为控制系统的反馈信号,实时在线调节供料模块或电源模块驱动供料速度与电压达到匹配.实验结果表明,当电压为8 kV,系统能在0.43 s后达到稳定,从而维持泰勒锥形状稳定,无流涎现象,得到直径均匀的纳米纤维.提出的方法有效地解决了电纺纳米纤维直径不均匀和不可控制的难题.     

电场驱动喷射高粘度导电材料的3D打印机理研究

为了实现高粘度导电材料在3D打印制造嵌入式封装电子产品中的高精度打印,本文通过理论分析与实验验证相结合的方法,揭示了喷嘴结构与电场对流体流速与液滴形态的影响,最终得出相同气压下,喷嘴尖端处越短,截面收缩越大,液体流速越快;电场除了对液滴有收缩形成泰勒锥的作用,还会影响液体流速;对于超高粘度导电材料的打印,对打印结果影响最大的因素是气压与平台移动速度,在一定气压与电压范围内,打印均能实现,而通过调整平台移动速度可改善喷印质量。研究成果对改善高粘度导电材料的3D打印形貌、成型精度和可控性提供了理论基础和方向指导。     

方波脉冲电压下电喷印技术的实验研究

基于电流体动力学原理的电喷印技术是一种用于制造微纳尺度三维结构的喷印技术,可以在喷头不易堵塞的基础上实现亚微米和纳米级分辨率的高精度图案化,对电喷印施加脉冲电压可以实现按需喷印。通过实验得出方波脉冲电压对于喷印的影响规律,其中频率越大,沉积液滴直径越小;频率不变,电压幅值或入口压力增大都会使沉积液滴直径增大;而增大电压或气压值,可以提高液滴最大释放频率。最终获得了频率为300 Hz和平均直径为52.3μm的液滴,确立了较为理想的喷印工艺条件。     

线型静电纺丝泰勒锥自组织成形影响分析

采用一种自制线型自由液面静电纺丝装置考察聚合物溶液浓度、工作电压、喷头转速及电极丝直径4个工艺参数对聚合物泰勒锥成形及其线密度的影响，应用响应面法设计实验方案，同时建立工艺参数与聚合物泰勒锥尺寸间的数学模型，量化响应与输入间的关系。实验中泰勒锥平均尺寸为0.327～0.797 mm，相对标准偏差为8.19%～14.31%，平均线密度为0.583～0.237 pcs/mm。研究结果表明：一定条件下PVDF泰勒锥平均直径随着聚合物溶液浓度、工作电压的增加而减小，随着电极丝直径的增加而增大，受喷头转速影响较小；并得出上述4个因素对泰勒锥平均直径的影响由大到小依次排序为：电极丝直径、溶液浓度、工作电压、喷头转速。     

基于双电极荷电雾化的乙醇锥-射流特性

为合理设计微型荷电喷雾燃烧器,开展液体乙醇雾化试验研究。基于毛细管电极-环形电极-网格双电极燃烧器,得到稳定的锥-射流雾化工作模式。采用光学可视化方法获得雾化形态,测量锥角及电压,并与单毛细管电极的雾化结果进行了对比,讨论环形电极对锥-射流雾化模式的影响。理论分析荷电雾化锥-射流模式产生的液锥面受力情况,在液锥垂直面上基于受力平衡建立力学模型,并根据双曲线模型,求解液锥的半锥角。研究表明:在电压达到一定值时,流体会形成具有固定锥角的锥-射流,该临界锥角远小于Taylor半锥角49.3°,更加接近理论计算值34.72°。在相同雾化模式下,双电极形成的锥-射流锥角小于单电极形成的锥角。采用双电极雾化装置,选择合适电压的环形电极,可以显著降低毛细管电压,促进稳定的锥-射流雾化的形成。     

导管阀自动喷印系统

导管阀自动喷印系统是为北京库利艾特医用制品有限公司研制的重要设备,它的用途是为该公司生产的导管阀在阀的圆周面上喷印字符,实现这种工艺,用手工的方式是无法完成的。必须采用具有自动供料、自动抓取物件及自动喷印的全自动化系统才能完成。在我国,导管阀自动喷印...     

交流伺服电机的单片机控制及其应用

介绍了用单片机实现对伺服电机控制的一种方案．能实现对伺服电机变速、匀速运动的平稳控制。该方案在彩色电脑喷印机上得到了成功应用,可实现对喷印过程的平稳控制,并能精确控制喷印位置。     

基于车削路径实现钻杆内螺纹断屑加工

在分析钻杆接头内螺纹加工技术及带状车屑形成机理的基础上,提出了改变车削路径实现钻杆接头内螺纹加工过程中自动断屑的方法。该方法是在车削过程中改变车刀的行进路径,进而改变背吃刀量的大小,当背吃刀量为0时,车屑形成条件不足,发生断离。试验采用外直螺纹断屑研究到外锥螺纹断屑研究,最后对内锥螺纹断屑研究循序渐进的流程。现场试验结果表明,三种螺纹车屑均呈C型或长螺旋状,断屑效果良好,质量检测合格,该方法可以实现钻杆接头内螺纹加工过程中自动断屑。     

面向印制电子的喷印控制系统的设计与实现

印制电子技术作为一种新兴的信息电子技术,正受到愈来愈多人的广泛关注。而一套专门的喷印控制系统是印制电子技术得以实现的基础。本文针对目前喷印控制系统中存在的诸多问题,设计并实现了一套面向印制电子的喷印控制系统。该系统采用运动控制与喷头控制分离的控制策略,并基于模块化的设计思想,设计了包括命令解析、运动控制、喷头控制在内的七个模块。测试结果表明,该系统实现了对喷头温度、电压、驱动脉冲等的精确控制,满足印制电子技术对喷印控制系统的各项性能指标,并且能够根据用户的个性化需求喷印出各种结构的图形,从而为印制电子技术的发展和工业应用提供了一条可行之路。     

一种新型锥环式CVT定速比试验研究

在分析锥环式CVT结构原理基础上,开发了锥环式CVT定速比试验研究试验台。针对锥环式CVT传动副独特结构及润滑条件,设计了CVT速比控制机构和循环牵引油温度自动控制系统,并实现了与台架的一体化控制。在此基础上,建立了锥环式CVT定速比耐久性试验和效率试验方法,进行了锥环式CVT传动副定速比试验及传动效率试验。结果表明,锥环式CVT定速比试验较准确的考核了锥环传动副传动效率,其结构强度通过了验证,各速比下传动效率均在84%以上,为下阶段锥环式CVT进一步优化、改进提供了依据。     

30mm内径空心车轴钻削用锥套结构尺寸优化与验证

通过对空心车轴自动定位装夹结构及其顶锥定位面的受力情况分析,优化了现有锥套结构的尺寸,并进行了空心车轴的钻削加工试验,在确定各工艺参数取值范围的同时验证了改进后锥套结构的可行性。结果表明,30 mm内径EA4T空心车轴深孔钻削的双顶锥定位装夹结构中可以采用8mm×90°的锥套;进给量0.12 mm/r、主轴转速600 r/min、切削液流量80 L/min、压力2~3.0MPa下钻削过程稳定,钻削后内孔轴线偏移量、尺寸精度及表面粗糙度满足设计要求。     

静电驱动阶梯型微悬臂梁吸合电压分析

针对静电驱动微机电系统(Micro-electro-mechanical system,MEMS)器件中常见的阶梯型微悬臂梁结构,提出一种吸合电压的计算方法。基于欧拉梁理论和修正的偶应力理论,运用能量法推导出吸合电压理论模型。采用试函数与待定系数的积来表示微悬臂梁位移,利用泰勒展开来简化求解过程。通过与有限元结果对比来验证模型的正确有效性,讨论试函数的选取以及泰勒展开阶数的确定,并与传统质量弹簧模型方法进行对比,最后研究其吸合特性。结果表明,泰勒展开阶数取8时截断误差可以忽略,试函数选择阶梯型微悬臂梁位移函数,理论模型预测误差小于5%,预测结果明显优于传统方法。吸合电压随宽度比增加而单调递增,随长度比增加出现先减小后增加的变化现象,可为低驱动电压MEMS器件设计提供参考。该理论模型中考虑了边缘场效应、尺度效应的影响,可应用于微纳米尺度的微悬臂梁的吸合电压预测。     

煤矿变压器无触点有载分接开关调压设备研究

煤矿变压器自动调压是稳定负载电压的有效方法,接触式分接开关由于成本高、容量小并不适用于煤矿配电变压器.基于煤矿变压器的结构和自动有载分接调压原理,采用固态继电器作为无触点自动有载调压分接头,对分接头更换过程中产生环流的机理和限制措施进行研究.经理论分析和试验表明,在调压到较高电压和较低电压的过程中,环流的变化规律是不同的.     

锥环式CVT传动效率的试验研究

传动效率是无级变速器的一项重要性能,对新型无级变速器—锥环式CVT进行传动效率的试验研究。介绍了锥环式CVT的调速原理和胀紧机构自动加压的原理;分析了锥环式CVT的功率损失及影响因素;搭建了锥环式CVT传动效率测试试验台,对锥环式CVT的传动效率进行了试验研究。试验结果表明,输入转速、负载扭矩和传动比对锥环式CVT的传动效率有较大的影响。     

汽车线束端子压接生产线系统集成与智能化改造北大核心CSCD

针对相邻两组线缆加工衔接过程中由于喷码机喷印字符无法即时切换导致的线缆报废问题,不改变汽车线束端子压接生产线原有组成,基于MC9S12XEP100单片机开发了自适应喷码控制系统。系统控制器连接喷码机、压接机,监控线缆加工状态,并通过合理干涉喷码机数据传输过程,控制其在线缆组衔接位置自动即时切换喷印的字符。最终结合预置的软件模型,使字符切换有效,即控制切换前后的字符喷印位置满足生产工艺规范的要求。结果显示,字符切换有效率达98%以上,能够较好地解决线缆报废问题。     

产品流水线自动称重喷印系统

为产品流水线提供了一套自动称重喷印系统方案.该方案由电子秤、喷码机和数据传输模块组成,具有在产品流水生产线上对产品进行快速称重和喷印重量、生产日期等信息的功能,节省了人力物力,提高了流水线的生产效率.     

内外不等锥度的软质锥壳形单阀体压电泵的原理与试验研究

传统压电泵不能胜任医疗、卫生、保健等领域输送任务,主要是因为有阀泵阀体开闭的两次撞击效应致使活体细胞死亡率上升及无阀泵的非阀类单向流动部件产生的湍流与涡旋致使长链高分子发生缠绕失效.为了能够同时实现减小阀体开闭撞击效应及增大输出流量和压力,提出一种利用内外不等锥度的软质锥壳形单阀体结构的新型被动阀压电泵.提出内外不等锥度的软质锥壳形单阀体压电泵的结构实施方案;对内外不等锥度的软质锥壳形阀体进行对阀体表面挠度随着压力变化而发生变化的理论分析;对内外不等锥度的软质锥壳形单阀体压电泵进行试验验证.试验表明:在150 V峰值电压,475 Hz频率下驱动时,内外不等锥度的软质锥壳形单阀体压电泵的进出口压差可达到170 mm.并实际测得压差随电压的变化曲线,在一定范围内,压差随电压的升高而升高.     

光纤传感技术在字符喷印机输送速度测量的应用研究

通过对光纤传感技术的介绍以及字符喷印机输送速度的真实值对喷印效果的影响的分析,并在此基础上提出一种采用光纤传感器对输送速度进行测量的方法。对该测量方法的分析可为字符喷印机的调试提供直接有效的数据支持,对设备的研发过程有着积极的作用。