[發(fā)明專利]一種模擬葉輪葉片與顆粒碰撞的實驗裝置及試驗方法

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• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110174229A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 李昳;唐臻吉;宿向輝
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08;G01N3/56
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王之懷;王洪新

1.一種模擬葉輪葉片與顆粒碰撞的試驗臺，包括底板(19)；其特征在于：所述底板上通過升降機構定位一發(fā)射顆粒的顆粒承載釋放裝置，顆粒承載釋放裝置的下方設置一用于與所發(fā)射的顆粒進行撞擊的試樣板旋轉裝置，另配置有對顆粒撞擊情況進行攝影的高速攝像系統(tǒng)；

所述顆粒承載釋放裝置包括可水平滑動地定位在升降機構上且由氣缸(13)驅動的氣動滑臺、固定在氣動滑臺上用于攜帶顆粒的圓筒(26)以及為氣泵提供動力的氣源；

所述試樣板旋轉裝置包括由伺服電機驅動的蝸輪蝸桿傳動機構、在蝸輪蝸桿傳動機構帶動下進行擺動的試樣板(11)。

2.根據權利要求1所述的模擬葉輪葉片與顆粒碰撞的試驗臺，其特征在于：所述升降機構包括豎直固定在底板上的支撐座(20)、定位在支撐座上且可繞豎直軸線轉動的絲桿(9)、與絲桿配合且可沿支撐座的板面豎直滑動的螺母滑塊(10)以及驅動絲桿的步進電機(7)。

3.根據權利要求2所述的模擬葉輪葉片與顆粒碰撞的試驗臺，其特征在于：所述氣動滑臺包括水平安裝在升降座(29)上的導軌(16)、安裝在升降座上的氣缸、可滑動地定位在導軌上的氣動滑塊，所述圓筒固定在氣動滑塊上。

4.根據權利要求3所述的模擬葉輪葉片與顆粒碰撞的試驗臺，其特征在于：所述高速攝像系統(tǒng)包括光源(22)、高速相機(23)以及圍在試樣板周邊且與水平面成一定角度的反光鏡組(17)。

5.根據權利要求4所述的模擬葉輪葉片與顆粒碰撞的試驗臺，其特征在于：所述氣源通過氣管連通氣缸，氣管上安裝有控制用的電磁閥。

6.根據權利要求5所述的模擬葉輪葉片與顆粒碰撞的試驗臺，其特征在于：所述試樣板通過T形桿(11)固定在蝸輪蝸桿傳動機構的輸出軸上。

7.根據權利要求6所述的模擬葉輪葉片與顆粒碰撞的試驗臺，其特征在于：所述輸出軸水平布置。

8.根據權利要求7所述的模擬葉輪葉片與顆粒碰撞的試驗臺，其特征在于：所述高速相機鏡頭軸線與光源軸線垂直。

9.采用權利要求1所述的模擬葉輪葉片與顆粒碰撞的試驗臺模擬葉輪葉片與顆粒碰撞的試驗方法,包括如下步驟：

第一步：確定實驗參數

主軸角速度ω、撞擊角度γ、顆粒初速度v₁、顆粒撞擊速度v₂、撞擊點到主軸軸線的距離d；

第二步：詳細計算所需參數，過程如下：

1)根據公式(1.1)計算顆粒下墜高度h；

2)根據公式(1.2)、(1.3)、(1.5)、(1.6)確定主軸啟動時間t，正值為顆粒釋放后ts啟動主軸，負值為主軸啟動后ts釋放顆粒；其中t₁為顆粒飛行時間，主軸轉動時間t₂，α為主軸轉動角度，β為顆粒撞擊速度與水平面的夾角；

α＝γ-β (0.4)

t＝t₁-t₂ (0.6)

3)根據公式(1.7)、(1.8)確定顆粒釋放點與主軸中心水平距離x(限位塊位置)，顆粒釋放點與主軸中心豎直距離H(滑臺高度)；

x＝v₁t₁-dcos(γ-β) (0.7)

H＝h+d sin(γ-β) (0.8)

第三步：調整氣源氣壓，試運行氣動滑臺，測得滑臺從啟動到碰撞停止所需時間t₃；以電磁閥啟動為零時刻，伺服電機啟動為t₄時刻；

t₄＝t+t₃ (0.9)

第四步：根據計算結果設置好相應的距離、啟動時間和主軸轉速；

第五步：安放顆粒，調整高速攝像設備；啟動試驗臺，顆粒加速釋放在預定位置撞擊試樣板，完成實驗；

第六步：記錄實驗過程，取下試樣板作其他分析及收集顆粒。