Improving the gravity-rotation-excited vibration energy harvesting in offset configurations

偏移量(计算机科学) 能量收集 振动 刚度 控制理论(社会学) 弹簧(装置) 顺应机制 弹簧系统 参数统计 质心 工程类 机械工程 能量(信号处理) 结构工程 物理 计算机科学 声学 数学 有限元法 人工智能 统计 量子力学 程序设计语言 控制(管理)
作者
Yilong Wang,Yang Zhao,Yishen Tian,Dengqing Cao,Zhengbao Yang
出处
期刊:International Journal of Mechanical Sciences [Elsevier BV]
卷期号:243: 108033-108033 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.ijmecsci.2022.108033
摘要

The self-powered sensing technology based on gravity-rotation-excited vibration energy harvesting (GRE-VEH) enables information acquisition directly from rotatory machines online. However, the centrifugal effect due to the distance between the mass centroid of the energy harvester and the rotating axis (i.e., offset distance) seriously limits its broad engineering applications. To address this issue, we propose methods of using a tensile force provided by pre-deformed springs to counter the constant centrifugal force around the target rotation speed for improving the performance of the energy harvester affected by offset configurations. The GRE-VEH system with a linear spring is first studied by experiments and simulations, where a distributed-parameter model is developed and experimentally validated. The results well validate the proposed mechanism, where the performance of the harvester prototype significantly increases (by up to 1225%). A parametric study is also performed theoretically. The results indicate that the best performance improvement can be obtained by tuning the parameters related to the tensile length, the stiffness, and the damping of the spring. To enable the proposed mechanism in large centrifugal force cases, a pair of negative springs is introduced to the system for constructing a quasi-zero stiffness (QZS) structure together with the linear spring. The new GRE-VEH system is theoretically studied by an updated model, where the system's main characteristics are revealed. The simulation results well indicate the feasibility of the method using the QZS mechanism. This work paves a new way of solving the offset distance problem for the application of the GRE-VEH and also provides new insight into the application of the QZS mechanism.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
鲁卓林完成签到,获得积分10
2秒前
Jeremy714完成签到,获得积分10
3秒前
南殊爱吃鱼粮完成签到 ,获得积分10
3秒前
5秒前
医上南山完成签到,获得积分10
8秒前
Criminology34应助巫马尔槐采纳,获得10
10秒前
快乐谷蓝完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
benyu完成签到,获得积分10
22秒前
明白放弃完成签到,获得积分10
23秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
24秒前
Criminology34应助巫马尔槐采纳,获得10
28秒前
zht完成签到,获得积分10
31秒前
小白鼠完成签到 ,获得积分10
31秒前
个性灵竹完成签到,获得积分10
32秒前
超级的冷菱完成签到 ,获得积分10
34秒前
姬鲁宁完成签到 ,获得积分10
38秒前
Gakay完成签到,获得积分10
40秒前
yl6649084完成签到,获得积分10
42秒前
泥嚎完成签到,获得积分10
42秒前
巫马尔槐完成签到,获得积分10
46秒前
wang完成签到,获得积分10
47秒前
香蕉新儿完成签到,获得积分10
47秒前
369ninja应助科研通管家采纳,获得10
51秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
51秒前
小蘑菇应助BANANA采纳,获得10
53秒前
冯冯完成签到 ,获得积分10
53秒前
莱特沐恩完成签到 ,获得积分10
53秒前
快快完成签到 ,获得积分10
1分钟前
JJ完成签到 ,获得积分10
1分钟前
是玥玥啊完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
1分钟前
小米完成签到,获得积分10
1分钟前
慢慢完成签到 ,获得积分10
1分钟前
幸福墨镜发布了新的文献求助10
1分钟前
king完成签到 ,获得积分10
1分钟前
是阿龙呀完成签到 ,获得积分10
1分钟前
guoxihan完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
Dynamische Polarisation von H-1 und B-11 in (CH-3)-3NBH-3 500
CLSI M07 2024 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7247835
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8870739
关于积分的说明 18712403
捐赠科研通 6926450
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3198005
关于科研通互助平台的介绍 2373788
邀请新用户注册赠送积分活动 2172908