韶关升高车出租，　伸展臂原理样机制备及试验:    韶关升高车租赁，韶关升高车公司     1加热方式选择    加热方式分为直接加热和间接加热两种方式。间接加热指通过向形状记忆环氧树脂中添加磁性等物质，将试件至于特殊环境下如磁场、微波等，通过添加的磁性物质实现能量转换产生热能，使试件温度升高。但在实际应用有一定的限制，如电磁加热需要将试件放在具有交替磁场的环境中，就空间伸展臂而言需要携带磁场发生装置，这样会大大增加装置的质量，使结构更为复杂。直接加热是指利用热传导、热辐射、热对流这三种基本热传递方式对试件进行加热，如利用加热棒、加热片加热。热对流以及热辐射方式对试件进行加热时，热传递效率较低，加热速度较慢，热散失较大，需要设计隔热结构，以减少热损失，这样会使结构整体质量增加，因此不适合伸展臂加热。加热片通过热传导的方式对试件进行加热，具有体积小、质量小、加热速度快、效率高等优势，并且易于控制，可实现远程操作，对环境要求较低，对加热片通电即可实现加热，符合轻量化设计原则。因此本研究采用加热片对形状记忆伸展臂进行加热。

      2加热方案设计,  形状记忆伸展臂管件质量约80g，比热容为c=1J/g℃，假设从室温（20℃）上升到管件的展开温度（120℃），温度变化值为△T=100℃，设伸展臂展开时间t=120s，如若对伸展臂整体进行加热所需功率为m)/t×T×n(c=P×n=P1△其中P为实际所需功率，P1为理论所需功率，n为修正系数。经试验测得n=4，通过公式计算可得实际输出功率P=266.7w，即如果对伸展臂整体加热，1m长的伸展臂即需要266.7w的功率，此功率对于能源紧张的卫星来说，消耗过大，因此决定采用局部加热的方法。伸展臂伸展过程中的驱动力主要来源于伸展臂根部变形处的弹性势能的释放，仅对伸展臂展开变形以及即将变形的部分进行加热即可实现伸展臂展开。对伸展臂进行局部加热的方法不仅可以达到降低功率的目的，同时也有利于伸展臂的稳定展开。本文采用中科院苏州纳米研究所研制的碳纳米管加热薄膜，与常规加热片相比，该加热薄膜具有厚度更薄、与被加热物体贴附更好等优点，而且由于薄膜内部是由碳纳米管网络构成，在弯折过程中不会出现常规加热片电阻丝断裂的现象。加热薄膜的规格为100mm×40mm×0.08mm，1m伸展臂上贴附10组加热片，采用交替通电的方式，仅对展开变形以及即将变形部位的加热片进行通电加热，最多同时对两组加热薄膜进行通电，采用该方案可将功率控制在50w左右，且不受伸展臂长度限制。

    3加热装置设计,  为实现对加热薄膜交替通电，我们通过利用电刷和导电铜箔实现这一功能。首先，将加热薄膜粘附于伸展臂外表面，并利用导电铜箔粘附于伸展臂外表面两侧，每一侧10段铜箔，共20段，每段铜箔长度为98mm，与加热片长度相近，铜箔与铜箔之间不接触导通，同时，每片加热片都与两侧相应的铜箔相连，通过伸展臂两侧的导电铜箔即可实现对加热片通电。卷曲方式分为正向卷曲和反向卷曲。由于反向卷曲伸展臂的形变更大，伸展臂反向卷曲时产生的应变远高于正向卷曲时的应变，很容易造成伸展臂的塑形变形甚至纤维的断裂，导致伸展臂回复率降低、刚度强度等力学性能降低等问题。同时，较大的应变意味着会产生较大的弹性势能，在试验中我们发现，当伸展臂反向卷曲时，由于具有较大的弹性势能，冷却至室温后伸展臂回弹较大，与正向卷曲相比反向卷曲更加不紧密。除此之外，由于伸展臂具有较大的弹性势能，在伸展臂展开过程中，较大的弹性势能会转化为较大的动能，导致伸展臂展开速度较快，更容易产生冲击、震动等不良因素，对伸展臂展开过程中的稳定性以及伸展臂展开后的精度带来不利影响。因此，伸展臂的收卷方式采用正向卷曲的方式。材料采用2A12铝合金，卷筒表面开有70mm×2mm的槽。伸展臂收卷时，将伸展臂放于烘箱中加热至120℃，至伸展臂软化后，将伸展臂一端压平，并伸入卷筒槽内，使伸展臂内表面与卷筒外表面贴合，将伸展臂收卷于卷筒上，冷却至常温。借助于摩擦力，在弯卷过程中，试件一端可以固定在卷筒槽内。卷筒两侧装有深沟球轴承一对，通过轴承与支架相连，可伴随伸展臂实现360°自由转动。电刷位于卷筒两侧，固定在两侧支架上，卷筒两侧的电刷分别与直流电源的正负极相接，电刷始终压在伸展臂的铜箔上，加热薄膜可通过铜箔、电刷与直流电源连接通电。卷筒对加热薄膜通电后，对伸展臂加热，到达展开温度后伸展臂开始展开，贴附于伸展臂上的加热薄膜和铜箔也随着伸展臂的展开而伸展，伸展过程中铜箔与电刷发生相对滑动，但始终与电刷相接触，直至伸展臂展开100mm后，电刷与下一段铜箔接触，对下一片加热薄膜进行通电加热，如此往复即可实现始终对展开形变以及即将形变部位的加热薄膜进行通电加热。

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     1伸展臂原理样机制备伸展臂采用自制的形状记忆复合材料圆管，加热薄膜采用中科院苏州纳米研究所研制的碳纳米管加热薄膜。将加热薄膜粘附于伸展臂上，保证两侧边与伸展臂轴线平行，同时确保加热薄膜两侧边距伸展臂开口处距离相等。之后沿伸展臂两侧粘贴导电铜箔，并使铜箔与相应的加热薄膜相接导通，确保铜箔与伸展臂轴线平行且保证每侧铜箔在一条直线上。贴附完成后，利用万用表检测铜箔与相应加热薄膜之间是否导通，铜箔与铜箔之间是否完全断开，有无短路现象。确认无误后将伸展臂重新装配在Φ30mm的芯模上，利用OPP带对伸展臂进行缠绕，通过缠绕所产生的张力对加热薄膜施加径向压力，以确保其与伸展臂紧密贴合。静置12h后，拆OPP带，将试件从芯模上脱下，再次利用万用表对加热薄膜以及铜箔进行检测，确保无误后，将伸展臂以及卷筒放入烘箱中加热至120℃，待温度稳定后，将伸展臂一端压平，伸入卷筒侧壁的槽内，借助摩擦力将伸展臂固定在卷筒上，之后将伸展臂收卷在卷筒上。将直流电源、电刷、支架等组装，检查电刷与铜箔间是否接触良好，电刷是否与卷筒或其他工装接触，并利用万用表进行检验，防止短路、断路等现象。2伸展臂展开试验加热片电阻值为4.8Ω，电源采用安捷伦（Agilent）公司生产的N5750A直流电源，试验中电压11.0v，实际电流4.55A，实际功率50.05W。试验表明，伸展臂展开性能良好，可实现伸展臂的平稳展开。

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