[發明專利]納米粒子射流微量潤滑磨削霧滴粒徑的測量方法與裝置

有效

• 申請號: 201310430277.3
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103454190A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 李長河;張東坤;賈東洲;王勝;張強
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種納米粒子射流微量潤滑磨削霧滴粒徑測量裝置，其特征是，它包括可調式納米流體供給回路和可調式氣體供給回路，所述兩回路均與噴嘴連接，氣體與磨削液在噴嘴內混合完成后并一同噴出磨削液霧滴；磨削液霧滴噴在工件上的磨削區；采用兩個基于多普勒效應的共聚焦顯微鏡對磨削液霧滴進行多方位的掃描，一個共聚焦顯微鏡位于與工件表面垂直的方向并進行xy向運動，另一個位于與工件表面平行的方向并進行xz向移動，所述兩聚焦顯微鏡分別采集落在工件表面上同一單顆液滴的側面視圖和俯視圖，并將掃描后圖像送入計算機處理，得到單顆液滴的分布規律并模擬出霧滴的輪廓形態，從而確定出單顆磨削液霧滴的粒徑大小。

2.如權利要求1所述的納米粒子射流微量潤滑磨削霧滴粒徑測量裝置，其特征是，所述各共聚焦顯微鏡均包括：光源、顯微光學系統、檢測系統，光源為顯微光學系統提供探測光，顯微光學系統是一套共焦系統，對磨削液霧滴進行掃描；檢測系統接收掃描圖像送入計算機進行處理；整個共聚焦顯微鏡安裝在絲杠導軌上移動。

3.如權利要求2所述的納米粒子射流微量潤滑磨削霧滴粒徑測量裝置，其特征是，所述顯微光學系統包括一個置于光源前方的擴光器，擴光器后方是第一凸透鏡，第一凸透鏡后方是一個半反半透鏡，探測光由半反半透鏡反射到掃描鏡，掃描鏡前方為第二凸透鏡，第二凸透鏡將探測管聚焦到被測磨削霧滴；磨削霧滴的反射光經第二凸透鏡、掃描鏡、半反半透鏡后會聚到第三凸透鏡，在第三凸透鏡前方是帶有針孔的擋板，針孔對應處是檢測系統的探測器，探測器與計算機連接。

4.如權利要求1所述的納米粒子射流微量潤滑磨削霧滴粒徑測量裝置，其特征是，所述可調式納米流體供給回路中，基液經流量計送入儲液罐，同時納米粒子也送入儲液罐，儲液罐與基液充分混合；儲液罐經液壓泵與輸送管道連接，輸送管道與噴嘴連接；在輸送管道上設有流量計II以及壓力傳感器、溢流閥，溢流閥通過管道與儲液罐連接，當管道中磨削液的壓力高于上限壓力時，磨削液經溢流閥降壓，溢出的磨削液回流到儲液罐中；輸送管道上還并聯過濾器I和堵塞探測器，過濾器I堵塞時磨削液就改變流動方向流向堵塞探測器，堵塞探測器立即給予報警提醒更換過濾器或停止工作。

5.如權利要求4所述的納米粒子射流微量潤滑磨削霧滴粒徑測量裝置，其特征是，所述儲液罐置于超聲波振動器的超生場中，使基液與納米粒子達到完全混合均勻的狀態。

6.如權利要求1所述的納米粒子射流微量潤滑磨削霧滴粒徑測量裝置，其特征是，所述可調式氣體供給回路中，氣缸通過過濾器II與氣壓泵連接，氣壓泵通過氣體管道與噴嘴連接，在氣體管道上設有流量計III、降壓閥和節流閥，氣體流經節流閥時節流閥通過改變閥口通流面積限制流過的氣體流量。

7.一種采用權利要求1所述的納米粒子射流微量潤滑磨削霧滴粒徑測量裝置的測量方法，其特征是，它的過程為：

1）納米流體經噴嘴形成磨削霧滴并送入工件的磨削區；

2）利用與工件表面垂直的共聚焦顯微鏡獲得視野內全部單顆霧粒圖；

3）利用兩個共聚焦顯微鏡同時獲取同一單顆霧粒的側視圖和俯視圖；

4）將步驟3）中該單顆霧粒的側視圖根據其與工件表面的接觸角θ₁和θ₂以及高度h，據此將磨削霧滴圖解析為兩個橢圓合成，并得到相應的橢圓方程；將該單顆霧粒的俯視圖解析為兩個相切的橢圓合成，并得到相應的橢圓方程；

5）將步驟4）的信息送入計算機，得到磨削霧滴形態輪廓的三維方程式；

6）計算機根據共聚焦顯微鏡的顯示得到單顆霧滴的坐標，形成一個數據矩陣，經過數據重組后可以模擬出霧滴的形態，計算出霧滴的粒徑大小。