小型金属窄带恒张力卷绕控制系统设计

针对金属窄带材卷绕质量要求,设计了一套恒张力控制系统。分析了金属窄带材卷绕生产工艺过程控制中张力产生及其影响因素,在保持恒张力控制的基础上,提出、设计、制作了窄带材卷绕的双闭环、串级、动态控制系统。采用单片机为核心控制单元实现信号采集与控制信号输出,以三相交流力矩电机为主执行机构,结合转速、张力双闭环控制,实现了基于力矩电机的带材卷绕可控恒张力机构;同时以步进电机为辅执行器,以位移检测为反馈量的盘绕机构横移控制;以及以带材厚度为前馈信号的超前控制。通过设计电路图、制作电路板、系统集成应用效果表现出,带材卷绕过程用力均匀,张力稳定,匝间间隙合适,层间松紧适度,盘绕平整、均匀,保证了生产质量。     

导电橡胶复合材料温敏特性研究

根据导电橡胶复合材料产生温阻效应的物理机理,分析了影响其温敏特性的主要因素,研究了不同导电粒子添加量、基体材料、硫化剂和改性剂等对导电橡胶温度敏感性能的影响规律.制备了具有温敏特性的导电橡胶复合材料;导电粒子填料添加量会改变复合材料的温敏性质,填充量少表现为正温度系数效应,填充量较大则呈现为负温度系数效应,存在转折温度;基体材料的粘度关系到复合材料的温度敏感程度,粘度小、电阻变化范围大、温度敏感度强,反之较弱;不同组分室温硫化硅橡胶基体的温敏特性有很大区别;不同硫化剂对温敏强度有一定影响,添加改性材料对复合材料温敏特性有显著作用.导电橡胶可作为温度传感器的敏感材料.     

无刷直流电动机动态性能分析

针对无刷直流电动机实际运行过程中存在的脉动和非平滑现象,基于内部结构特征和工作原理,研究了无刷直流电动机的运动特征和动态特性.从电机齿槽结构、绕组形式、转子位置、换相过程等方面分析了气隙磁场分布特征和对相电流、反电动势波形的关联作用,阐述了造成转速变化和产生脉动转矩的影响机理,讨论了单闭环控制与双闭环控制方式下的电机运行特性.通过搭建系统仿真模型,获得了空载启动、突加负载、变转速等控制要求下电机转速、定子电流和转矩的运行曲线和变化规律.理论分析和仿真实验均有效地阐明了无刷直流电动机的动态性能.     

基于聚氨酯的高分子功能材料的导电响应特征

复合型弹性体功能材料运用于柔性传感领域具有广阔前景,电学特性是影响功能性的关键。分别将超导炭黑、碳纳米管、石墨与聚氨酯柔性基体共混融合合成一类弹性体功能复合材料,研究了复合材料在不同弹塑性变形特性情况下的电学性能,探索了复合材料在外力作用以及不同形变弯曲角度情况下的电学特征,讨论了不同温度环境对复合材料电学性能的影响规律。研究表明填料导电性能越好,在复合材料硬度范围60～80 HA的电阻率变化越小;施加外力作用时,复合材料电阻率刚开始突变明显,在7～8 N以后变化平缓均保持较好的线性度;材料从180°到100°形变弯曲时,电阻均呈下降趋势,添加导电性强的填料的材料线性度较好;温度上升,电阻先增后降,均具有正温度系数效应又具有负温度系数效应,转折点在60℃左右。研究结果为进一步研发基于复合弹性体功能材料的柔性传感器提供了参考。     

复合导电材料电学性能RVE模拟研究

电学性能是影响复合导电材料综合性能的关键，它直接关系到复合材料功能开发与应用。针对石墨烯/聚氨酯复合材料电学性能分析的复杂性，采用代表体积元法，即RVE法，基于Digimat平台，通过建立分析模型，对复合材料的导电性能进行模拟，并与实验进行比对分析。制备了石墨烯/聚氨酯复合导电材料，在分析复合材料细观结构特征的基础上，利用e-Xstream仿真软件的Digimat-FE模块建立了复合材料的代表体积元普通圆盘模型与带界面圆盘模型，模拟了不同填料添加量时复合材料体积电阻率的变化规律，探索了内含物长径比及界面相关参数对复合材料电阻率的影响，并与实验测试结果进行对比。结果表明：复合材料的电阻率随石墨烯质量分数的增加而减小，线度较好，与实验试样测试数据变化趋势和变化速率一致；与只使用普通圆盘作为内含物的模型相比，使用带有界面的圆盘模拟结果与实验值更为接近，说明创建的带界面圆盘RVE模型的有效性，可对石墨烯复合材料的导电性能进行模拟和预测。