基于压电悬臂梁振动能量收集器的摩擦自激振动能量收集

作     者：刘方平 朱瑞丹 何冬康 项载毓 LIU Fangping;ZHU Ruidan;HE Dongkang;XIANG Zaiyu

作者机构：柳州职业技术学院机电工程学院广西柳州545000 广西大学机械工程学院南宁530004 

基　　金：国家自然科学基金(52305187) 广西自然科学基金项目(2023GXNSFBA026326)资助项目 广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2022KY1042) 

出 版 物：《机械设计与研究》 (Machine Design And Research)

年 卷 期：2023年第39卷第6期

页      码：219-226,230页

摘      要：针对机械装备滑动摩擦副广泛存在的高强度摩擦自激振动,设计了结构简单的压电悬臂梁振动能量收集器并安装在滑动摩擦副上,以实现将摩擦自激振动能量转换为电能。通过在CETR摩擦磨损试验机上开展摩擦自激振动能量收集试验以及进行相应的有限元和数值仿真分析,验证设计的压电悬臂梁振动能量收集器的效果并分析其机理。结果表明,压电悬臂梁振动能量收集器输出电压的时域演变规律和频域特性与相应的摩擦自激振动信号一致,故设计的压电悬臂梁振动能量收集器可有效地将摩擦自激振动能量转换为电能,实现了摩擦自激振动能量的收集;法向载荷的增大使得输入摩擦系统的能量显著增强,导致摩擦副界面摩擦自激振动强度增大,从而增加了压电悬臂梁振动能量收集器的激励源强度,使其输出电压显著增大;在较大的法向载荷作用下压电悬臂梁振动能量收集器的输出电压最大值达到近4V且频率较高,可为低功率传感器提供电能供应。

主 题 词：摩擦自激振动 压电悬臂梁 能量收集 有限元仿真 数值分析 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 

D　O　I：10.13952/j.cnki.jofmdr.2023.0252

馆 藏 号：203126021...