仿壁虎脚掌微观结构及应用研究
带式输送机是以输送带兼作牵引机构和承载机构的连续输送机械。输送带打滑是带式输送机最主要的失效形式之一,解决不好不仅影响生产,增加运行成本,严重时还可能引发矿井火灾和爆炸等重大事故。
增加滚筒与输送带之间的摩擦力是解决输送带打滑的最有效的方法之一。在自然界中,壁虎以其强大的粘附能力引起了我们的注意。
科学家研究发现,壁虎脚掌的粘附力是由壁虎脚掌的刚毛与接触表面分子间产生的范德华力累计而成的。壁虎脚趾的精细粘附结构除了具有粘附力大的特点外,还具有为未知形貌和材质适应性强、对接触表面无损伤、自清洁、可反复使用等优点,对滚筒包覆表面的设计具有重要的借鉴作用。
本文从建模仿真、参数设计、结构设计、实验等四个方面对仿壁虎粘附阵列进行研究。首先对壁虎的粘附及脱离机理进行研究。
建立壁虎单根刚毛、刚毛阵列分别与光滑、粗糙表面间的数学模型,计算并仿真出壁虎刚毛与表面间粘附力与间距、预压力、定位夹角之间的关系。接着进行仿壁虎粘附阵列的结构参数设计。
为了防止刚毛与表面接触时产生折断、倒塌、失稳、聚结等现象而破坏粘附效果,针对刚毛的强度、刚度、稳定性以及防聚结要求进行参数设计; ...