印刷装备非均匀运动能量收集技术研究

发布时间：2023-12-27 19:58

　　现阶段印刷业正向着智能化的方向发展,微机电系统(MEMS)传感器是其智能化发展的核心,而为MEMS传感器供电是应用过程中亟待解决的问题,在印刷装备领域利用振动发电的研究尚属空白。从环境中收集能量为MEMS传感器供电是目前研究的重点,印刷装备中多处存在非均匀运动能量损耗,对此能量进行收集为印刷装备中MEMS传感器供电,可有效提升印刷装备的智能化程度,同时降低传感器专门供电线路铺设成本和能源消耗,但迄今为止,尚未发现国内外学者对该领域进行专门研究。基于此,本文针对印刷装备中非均匀运动机理和能量收集技术进行了深入研究,论文的主要内容如下:(1)首先对本研究主题进行了必要性分析,概括了印刷装备领域中非均匀运动研究现状,比较了压电式、电磁式、静电式、复合式能量收集方式的优缺点,并简要分析了压电能量收集过程。(2)分析了几种压电能量收集数学建模方法,详细推导了悬臂梁型压电能量收集器的分布参数机电耦合数学模型,利用ANSYS分析了悬臂梁型压电能量收集器的静力学、动力学及输出电压特性,得到了能量收集器的模态振型。(3)首次建立了印刷滚筒偏心模型,分析了滚筒对印刷质量的影响,并以定量形式分析了滚筒轴心偏...

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【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景
    1.3 研究现状
        1.3.1 印刷装备非均匀运动研究
        1.3.2 振动能量收集技术研究
    1.4 研究意义及内容安排
2 压电能量收集技术
    2.1 压电能量收集器的数学建模
    2.2 压电本构方程
    2.3 悬臂梁型压电能量收集器机电模型
    2.4 悬臂梁型压电能量收集器机电模型仿真试验
        2.4.1 压电悬臂梁静力学分析
        2.4.2 压电悬臂梁动力学分析
        2.4.3 压电悬臂梁输出电压分析
    2.5 小结
3 印刷装备非均匀运动机理分析
    3.1 印刷机滚筒运动与印刷质量的关系
    3.2 印刷滚筒非均匀运动特征分析
    3.3 输纸飞达非均匀运动特征分析
    3.4 小结
4 能量收集器设计及试验研究
    4.1 悬臂梁型压电能量收集器设计
    4.2 印刷装备能量收集器试验平台构建
    4.3 不同末端质量、载荷形式下测试试验
        4.3.1 带末端质量的压电单晶悬臂梁测试
        4.3.2 不带末端质量的压电单晶悬臂梁测试
        4.3.3 带末端质量的压电双晶悬臂梁测试
        4.3.4 冲击激励下的压电悬臂梁测试
        4.3.5 不同负载电阻下的压电能量收集器测试
    4.4 小结
5 印刷装备输纸飞达能量收集试验
    5.1 能量收集器频率匹配性试验
    5.2 输纸飞达平台能量收集试验
    5.3 试验数据分析
    5.4 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录 A
作者攻读学位期间取得的研究成果



本文编号：3875807