Morphology and tribological properties of Ni/n-SiO_2 composite coatings by pulse-reverse current brush-plating

Ni/n-SiO2 composite coating was electrodeposited by brush-plating with pulse-reverse current（RC）. The morphology, hardness, and tribological properties of the coating were investigated and compared with those of Ni and composite coatings electrodeposited with direct current（DC）. The results indicate that Ni/n-SiO2 composite coating electrodeposited by RC, because of RC and the nano powders, has denser coating, finer crystal grains, higher hardness（HV650.0, nearly 1.5 times higher than that of Ni coating electrodeposited by DC） and lower friction coefficient（nearly 0.62）, as a result, in the wearing experiment, the Ni/n-SiO2 composite coating electrodeposited by RC has the least worn loss. So this kind of coating has better wear resistance. And RC electro brush-plating can be used as a new technology of brush-plating in the area of wear resistance.

铜表面织构密度对铜/碳配副载流摩擦性能的影响

目的碳刷是大型水轮机组、风电、新能源汽车等装备中电机转子供电的唯一通道,在长期服役过程中其碳块磨耗过度,落粉现象严重,探索织构化对铜/碳配副载流性能和摩擦磨损性能的影响,提出改善碳刷服役性能的表面技术。方法在铜环表面制备不同织构密度的圆形微织构,与碳块构成滑动载流摩擦副,研究织构密度对铜/碳配副载流摩擦磨损性能的影响。采用光学显微镜、白光干涉三维形貌仪、扫描电子显微镜等表征手段分析试样的磨损形貌,并通过能谱仪分析铜环表面碳元素分布及含量,揭示织构化对铜/碳配副性能的影响机制。结果当织构密度从0%增至18%时,摩擦跑合时间下降了47.2%,碳块磨损量下降了31.8%,在同等名义接触面积下接触电阻增高了28.7%。结论铜表面织构化有利于收集和储存摩擦过程中产生的碳颗粒,促进碳转移膜的形成,织构密度的增加可有效缩短摩擦跑合时间、降低碳磨损率。由于织构化破坏了铜表面的连续性,且碳转移膜的导电性弱于铜,因此织构密度的增加导致接触电阻升高。铜表面织构化对于提高碳刷磨损寿命、减少落粉量有一定效果。

电流强度对QBe2.0电刷丝摩擦磨损性能的影响

本文中研究了QBe2.0电刷丝/滑环摩擦副在不同电流强度条件下的载流摩擦学性能.研究结果显示:随着电流强度的增加,摩擦副平均摩擦系数增加,接触电阻下降,电刷丝磨损表面温度升高,平均硬度降低,电刷丝磨损表面材料软化,磨损面积增大.在摩擦热、电阻热和电弧热的共同作用下,刷丝磨损表面氧化磨损加剧,磨损量增加,粗糙度变大. SEM (扫描电镜)分析显示,磨屑表面出现电弧烧蚀引起的孔洞和熔融喷溅现象,电刷丝磨损面上观察到熔融产生的氧化物颗粒和龟裂现象.随着电流强度的增加,虽然摩擦副摩擦磨损性能下降,但是其接触稳定性和导电性能得到改善.

电机刷架组件的电流线端接工艺改进

刷架组件电流线端采用焊接-压接工艺进行连接,受到原料及工艺参数的影响,合格率不稳定,且操作流程繁冗。采用模压式压接工艺,对工艺过程中的压接参数进行分析及改进,优化参数,有效缩短加工时间,提升压接后的产品质量及效率。

刷衬-篦齿密封泄漏流动特性数值模拟研究

为进一步提高空气涡轮火箭发动机(Air-Turbo Rocket Engine,ATR)在高封严压差下的密封性能,同时避免接触式刷式密封摩擦升热问题,建立了刷衬-篦齿密封结构和数值模型,在已有刷束泄漏流动实验数据验证模型准确性的基础上,计算了刷衬-篦齿密封不同结构参数下的流场、压力分布和泄漏流量,分析了刷衬-篦齿密封各主要结构参数对密封性能的影响,结合参数与泄漏流量之间的关系,改进了刷衬-篦齿密封的结构。结果表明,刷衬-篦齿密封泄漏的主要来源为篦齿与刷束之间间隙的“透气效应”,减小篦齿与刷衬之间的间隙、刷丝直径、刷丝自由高度可不同程度地减小泄漏率;而减少齿数、刷束厚度、齿顶宽度、篦齿间距、刷束密度等参数则导致泄漏的增加,其中篦齿与刷衬之间零间隙泄漏率约为间隙0.3 mm时的23%;改进后的刷衬-篦齿密封泄漏率较原刷衬-篦齿密封低8.9%,密封性能得到进一步改善。

磨损产物对载流摩擦界面放电的影响

水轮发电机碳刷/集电环运行过程中接触界面产生的磨损微粒介入碳刷/集电环偏心摆振产生的瞬时间隙中时,会影响界面放电产生打火烧蚀的现象。为研究磨损微粒对碳刷/集电环接触界面影响,以D172碳刷与集电环常用材料45钢为摩擦副,设计不同磨损微粒覆盖率、不同种类磨损微粒覆盖的摩擦界面,通过正负极性下放电试验,观测界面产生电火花规律及对集电环表面损伤影响。结果表明:界面电火花相对强度随着界面磨损微粒覆盖率的增大而增强,且电火花主要集中出现在磨损微粒区域;电火花特性与磨损微粒种类相关,界面为碳粉、铁粉磨损微粒时,碳粉微粒下放电火花形状为长条与点状的集合,且正负极火花强度差异不明显,放电位置在接触面,而铁粉微粒下放电火花则呈喷射球/椭球状,放电位置偏离,飞溅现象明显。

静电放电刷电晕脉冲电流的测试与分析

为研究电晕放电脉冲电流的特性,提出了一种电晕脉冲电流模拟测试方法,选用直流高压发生器、高采样率的数字存储示波器Teck7404B和高频电流探头TA1搭建了某静电放电刷电晕脉冲电流的测试回路。分析测试静电放电刷的正负电晕脉冲电流波形及其特征的结果表明,正负电晕脉冲电流具有明显的极性效应,正电晕电流比负电晕有更长的上升沿和脉冲宽度,电流幅值达mA级。该研究结果为进一步研究空中飞行物体的电晕放电电磁辐射的特征提供了实验依据,根据放电刷脉冲电流特征,可估算其电晕放电电磁辐射能量。

汽轮发电机集电环环火分析及解决方法

针对大型汽轮发电机组集电环环火频发,人工检测繁琐、低效等问题,以670 MW机组发电机环火故障为例,分析集电环环火物理过程及产生原因,并对常见故障实例进行分析,得出引发集电环环火的主要原因为电刷电流分配不均。提出采用电刷电流在线实时监测系统以降低故障发生率,通过软件和硬件设计,采用FPGA实现了以多路信号采集系统来完成128路电刷电流的在线监测。该系统已在多家电厂实际运行,均能检测故障并及时报警,证明该检测方法有效可行,具有工程实用价值。

双馈异步发电机电刷滑环电阻变化理论与仿真研究

电刷与滑环间良好的电接触是双馈异步发电机稳定运行的前提,电刷滑环电阻是衡量电接触系统可靠性的重要指标。以1.5 MW实际双馈风力发电机电刷滑环系统为研究对象,在计及周期性变化的滑环电阻的基础上,对运行过程中电刷滑环动态电阻进行定量分析和计算。利用PSCAD/EMTDC仿真软件,建立正常运行和故障运行下电刷滑环动态电阻数值模型和电路模型,并对电刷电流的间谐波进行理论分析和计算。通过对故障前后的电刷电流傅里叶变换值进行对比分析,得出结论:故障后电刷电流间谐波分量下降率远小于基波分量下降率,且故障下间谐波畸变率远大于正常时间谐波畸变率。该结论可作为双馈异步发电机电刷滑环运行稳定性的判据,对其状态监测和故障诊断具有实际指导意义。

电流密度对自动化电刷镀Ni镀层组织结构和性能的影响

为提高电沉积镀层质量和自动化程度,开发了新型的自动化电刷镀技术。利用扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜、X射线应力测试仪、数显显微硬度计和显微磨损试验机考察了不同电流密度下制备的电刷镀Ni镀层的组织结构和性能,并与电镀Watts Ni对比。结果表明,应用电刷镀制备的镍镀层组织平整致密,无针孔、麻点等缺陷;随着电流密度从4A/dm2增加到16A/dm2,电刷镀Ni镀层的(111)面择优取向逐渐降低,(200)面择优取向逐渐增加,镀层的晶粒尺寸和应力逐渐增大,硬度约在500～600HV之间波动,镀层磨损失重由6.8mg降低到5.2mg。

基于STM32的无刷直流电机控制器硬件电路设计及实验研究

以STM32F103C8T6为核心,设计了无刷直流电机控制器硬件电路。电路主要包括IR2310构成的PWM驱动电路、IRF3808构成的逆变电路、增量式旋转编码构成的速度反馈电路。控制器具有CAN和RS232通信接口,可与计算机或PLC构成速度或位置伺服系统。利用由xPC目标搭建的半实物仿真平台对PI参数进行整定。测试了控制器的速度伺服响应性能,给定速度为2 400 rpm时,控制器响应时间为0.32 s。实验结果表明,系统工作可靠,稳定性好,响应速度快,可以满足上肢康复机器人的机械臂速度控制性能要求。

直流电机换向有限元仿真模型的研究

电刷换向是直流电机的特有现象,换向将引起电弧火花、换向噪声、电磁干扰等诸多问题。由于换向过程非常复杂,目前的解析数学计算难以准确计算换向电流。该文采用一种由开关元件构成的电路模拟直流电机的换向过程,在有限元软件Ansoft Maxwell对直流电机进行仿真分析,从而获得传统解析计算难以计算的换向数据,提供了一种简单快捷的预测换向电流的方法。换向电流的解决,也给解决换向相关问题指出了一条捷径。

镍基纳米陶瓷颗粒脉冲电刷镀复合层的形貌及磨损性能

为了探讨不同电源电刷镀层的形貌及耐磨性,用直流电源和不同电参数脉冲电源制备了镍基纳米陶瓷颗粒(Ni/n SiO2 )复合镀层,用Quanta200型扫描电镜、T 11球盘摩擦磨损试验机对其表面形貌、磨损性能进行了分析比较。结果表明:脉冲电刷镀Ni/n SiO2复合镀层比直流Ni/n SiO2复合镀层表面更平整,镀层晶粒团更加细小、孔隙率更低、耐磨性更高。纳米颗粒的复合提高了复合镀层的强度,从而避免了快镍镀层磨损中柱状晶脆性断裂磨损方式,提高了复合镀层的耐磨性;脉冲电源通过改善镀层的致密程度,减小了粘着磨损中微凸体的接触应力,使脉冲刷镀层的耐磨性优于直流刷镀层。

脉冲换向电刷镀镍基纳米SiO_2复合镀层的耐腐蚀性能研究

采用脉冲换向电刷镀方法制备了Ni/n-SiO2复合镀层,应用SEM对镀层表面形貌进行了分析,测试了镀层的孔隙率,以及镀层在海水浸泡条件下的耐腐蚀性能,讨论了镀层的耐腐蚀机理.实验结果表明:与直流工艺条件下的电刷镀镀层相比,脉冲换向电刷镀工艺得到的Ni/n-SiO2复合镀层具有致密精细的表面、较小的孔隙率和较高的耐腐蚀性能.

电刷镀Ni/n-SiO_2复合镀层的形貌及摩擦学性能研究

利用脉冲换向电刷镀方法制得了Ni/n-SiO2复合镀层,并对镀层进行了表面形貌观察和分析,测试了镀层的摩擦学性能,与直流工艺条件下的快镍镀层和Ni/n-SiO2复合镀层相比,采用脉冲换向电刷镀工艺得到的Ni/n-SiO2复合镀层,由于脉冲换向电流的细晶强化作用和纳米颗粒的弥散强化作用,镀层致密、晶粒团尺寸细小、硬度高、摩擦系数低,因此耐磨性能更好。

Ni—W—Co合金刷镀稀土添加剂研究

研究了稀土添加剂对Ni—W—CO合金镀液性能及镀层性能的影响．实验结果表明，稀土添力。剂可提高镀液的电流效率、最大允许电流密度和阴极极化率，加速合金沉积，使镀层结晶颗粒细化、镀层硬度提高．

基于电流控制的柔性研磨技术

针对厚度为0.1～3.5mm的印制电路板在研磨过程中刚度差的问题,介绍了一种基于电流控制的柔性研磨技术.在刷辊研磨过程中,根据刷辊转动电机的瞬时测量电流与预期设定电流的比较结果,控制脉冲的发送频率与数目,从而实现伺服电机以不同速度调整磨削深度,即实现恒定磨削力的研磨过程.实验结果表明,采用电流控制的柔性研磨系统可以高效而又精确地研磨印制电路板.

大电流旋转电滑环的研制

利用旋转电滑环可以实现在转动状态下传输信号和电源动力,并使传输信号和电源动力的电缆不会发生扭绞性损坏,既保证了电缆的收放,又保证了系统的电气连接。介绍了这种新型旋转电滑环的结构、技术指标,重点对产品的设计方案、材料选择、电气参数等进行了分析。

脉冲关断时间对电刷镀Ni/CNTs复合镀层组织及性能的影响

采用脉冲电刷镀的方法,制备了镍/碳纳米管(Ni/CNTs)复合镀层。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、球盘式磨损试验机、显微硬度计等分析与测试方法,研究了脉冲关断时间对Ni/CNT复合镀层的表面形貌、孔隙率、CNTs含量、显微硬度和耐磨性等的影响。结果表明:在直流电源下,由于导电性和准一维性碳纳米管的共沉积,复合镀层表面粗糙,孔隙率高。采用脉冲电源后,当脉冲关断时间增加至1900μs时,复合镀层的表面平整度增加、孔隙率减小为1%、硬度增加为605HV、磨损重量减小1/3。

基于纹波电流的电机转速稳定性测试

目前电机的很多应用中需要知道电机的速度和位置,传统方法人们采用传感器来测量。现采用一种新的方法通过测量电机的电流得到电机的速度和位置,直流有刷电机的工作电流由于电刷换向过程而引起电阻的变化导致纹波电流。通过检测电机产生的纹波电流的脉冲数可以得到电机转速并计算得出电机的稳定性。基于此方法设计了以Lab VIEW为平台的测试系统,该系统实现了对电机转速数据的采集、处理、分析,从而完成对电机转速稳定性的检测。实验结果表明了该系统功能很好地完成了系统需求。