喷印金属双液滴撞击固体形成气泡的模拟研究

喷墨打印镓金属液滴撞击固体表面时会产生空气夹带,造成气泡沉积出现喷墨打印导线不互联现象,深入理解气泡形成的影响因素是解决此问题的关键。为消除气泡,提高打印导线互联性,本研究使用Ansys Fluent软件,采用VOF耦合水平集方法,建立了二维镓金属双液滴撞击固体铜基板过程的仿真模型,研究了水平壁面温度、双液滴间距、倾斜壁面角度、倾斜壁面温度等参数对金属双液滴撞击固体壁面形成气泡过程的影响规律。研究结果表明,对于水平基板,在不同基板温度下气泡的大小呈现双向变化,金属双液滴间距的增加更有利于液滴铺展。当金属双液滴间距S=D_(0)-2.38D_(0)时,有气泡形成;当S=2.38D_(0)-2.5 D_(0)时,液滴铺展出现断裂,且气泡随温度的增加没有明显变化;当金属双液滴间距S=2.6 D_(0)时,随着温度的增加不再产生气泡,此时喷墨打印液滴表现出最佳精度,提高了打印导线的互联性。对于倾斜基板,使用参数韦伯数(We⊥)和参数(K⊥)表征金属双液滴形成的气泡,当撞击倾斜壁面韦伯数We⊥>15、K⊥>0.035时,液滴会在固体表面上形成气泡;当We⊥>16、K⊥>0.04时,形成的气泡直径随壁面温度的增加而减小;当15<We⊥<16、0.035<K⊥<0.04时,液滴出现铺展断裂,并且气泡直径随着壁面温度的增加而减小;当5<We⊥<15、0.015<K⊥<0.035时,液滴铺展断裂且气泡直径变大;当We⊥<5、K⊥<0.01时,液滴在基板形成的气泡消失,此时为喷墨打印液滴的最佳精度,可提高打印导线的互联性。该研究为优化喷墨打印金属液滴的工艺提供了重要理论依据,有望在实际应用中消除气泡,进一步提高喷墨打印导线的互联性。

V形兜孔圆柱滚子轴承摩擦生热特性分析

针对V形兜孔圆柱滚子轴承的兜孔几何参数影响轴承摩擦生热特性的问题,研究了不同V形兜孔壁面倾斜角度对轴承摩擦生热特性的影响规律。首先,基于多体动力学理论、摩擦学原理,建立了轴承动力学模型、摩擦功耗模型;然后,分析了V形兜孔不同几何参数对兜孔摩擦生热的影响,并利用正交试验法优化了V形兜孔几何参数;最后,基于优化后的V形兜孔,分析了轴承各部件间的摩擦生热特性。研究结果表明:V形兜孔几何参数对兜孔摩擦生热影响显著,工况相同时,不同壁倾角组合下兜孔摩擦功耗的最大差值达到了736.2 W,当兜孔壁倾角α=40°、β=50°时可有效降低兜孔摩擦生热;此外,兜孔摩擦生热随转速增加而持续升高,但径向载荷的增加使得兜孔摩擦生热逐渐趋于稳定;与普通圆弧兜孔轴承相比,不同工况下,优化轴承兜孔摩擦生热及总摩擦生热均低于普通轴承,且优化轴承滚子与兜孔间的接触力也低于普通轴承。

船舶喷砂除锈爬壁式机器人设计

设计一种船舶喷砂除锈爬壁式机器人,以代替人工高空除锈作业。通过静力分析仿真,确定负载、单个磁吸附单元磁力与壁面角度之间的关系,以及保证不下滑和不翻转的最大负载。通过动力分析仿真,确定电机及减速器输出的最小转矩。根据仿真结果研制爬壁机器人样机,结果显示,该机可在各工况下运作,且能爬越10 mm高的障碍,满足工作要求。