CN104875112B - 一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置，其结构包括声场测量辅助夹具和声强探头；其中声场测量辅助夹具包括组合式减振器、组合式外套筒、水平连杆、垂直连杆、声强探头夹持机构；水平连杆分别连接组合式外套筒与竖直连杆，竖直连杆另一侧与声强探头夹持机构连接，以实现声强探头的水平运动，移动数值由水平刻度读出；所述组合式外套筒的两半圆外套筒与组合式减振器的两半圆外轴套间隙配合，以实现声强探头的旋转运动，旋转角度由角度刻度读出。本发明所提供的测量装置，可实现对油石壁面附近区域空化声场的精确、定量测量；方便拆卸，通过加装多套水平、竖直连杆与探头夹持机构可以实现同时对多条油石进行空化声场的测量。

Description

一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置
技术领域
本发明属于超声珩磨技术领域，尤其是涉及一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置。
背景技术
超声珩磨是一种重要的精密及超精密磨削技术，主要用于对内燃机缸套或缸体类零部件进行精密、高效的壁面加工。超声珩磨的关键技术是超声珩磨振动系统，主要包括换能器、变幅杆、弯曲振动圆盘、挠性杆和油石等。超声波通过超声珩磨振动系统传递给油石时，油石就会向周围介质产生高频、高幅的声场扰动，当在液体介质中传播时还会发生空化效应，产生空化声场。超声珩磨无论是理论设计还是工程应用过程中，衡量超声珩磨振动系统性能优劣及加工效果时都需要对其空化声场进行试验测量。根据珩磨头直径的不同，油石通常不止一条，然而考虑多条油石的辐射声场，以及油石周围磨削液的空化效应时都使得声场测量变的更为困难。
目前所使用的空化声场的试验测量方法主要分为直接测量法与间接测量法，其中直接测量法包括水听器法、辐射力法，热敏探头法等；间接测量法包括铝箔蚀除法，染色法、声致发光法等。然而，由于空化声场测量的复杂性，已有的空化声场测量方法仍旧不能满足在超声珩磨技术领域的应用。对于超声珩磨的空化声场，目前常用的方法有两种：一种是使用功率声强仪直接测量，该方法是将超声珩磨装置的珩磨头部完全置于液体环境中，用夹紧支架配合功率声强测量仪对油石表面附近的声场进行试验测量，但该方法无法精确固定声强探头在油石附近的距离，而且测量不同油石表面空化声场时还需要反复拆卸夹紧支架，效率低，人为误差较大；另一种是使用弱酸试纸法间接测量(应用声学(2014) 33:269-273,刘国东等)，该方法是将一定量的弱酸均匀喷洒于油石表面，利用PH试纸与弱酸快速反应产生颜色变化来反映超声珩磨的空化声场，但该方法属于定性测量，精确性不高，而且每次只能测量一条油石。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置，以解决超声珩磨空化声场精确、定量测量的技术难题。
本发明所采取的技术方案是：提供一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置，其结构包括声场测量辅助夹具和声强探头；其中声场测量辅助夹具包括组合式减振器、组合式外套筒、水平连杆、垂直连杆、声强探头夹持机构。
其中组合式减振器由两件成对半圆减振器组成，且半圆减振器由成对的半圆内轴套、半圆橡胶圈、半圆外轴套和调整螺栓分别组成；组合式外套筒由两件成对半圆外套筒组成，半圆外套筒上刻有角度刻度，且组合式外套筒根据超声珩磨装置设计需要在圆周均分分布的多个螺纹孔；水平连杆两侧有一侧为螺纹，另一侧含有光孔和紧固螺栓；竖直连杆含有凹槽、竖直刻度、光孔和紧固螺栓；声强探头夹持机构含有凹槽、水平刻度、光孔和紧固螺栓。
所述组合式外套筒的两半圆外套筒的螺栓孔与水平连杆的一侧螺栓连接；水平连杆的光孔连接竖直连杆，水平连杆的紧固螺栓固定竖直连杆的凹槽；竖直连杆的光孔与声强探头夹持机构连接，竖直连杆的紧固螺栓固定声强探头夹持机构的凹槽，以实现声强探头的水平运动，移动数值由水平刻度读出。所述声强探头夹持机构的光孔与声强探头连接，并利用自带的紧固螺栓固定。所述组合式外套筒的两半圆外套筒与组合式减振器的两半圆外轴套间隙配合，以实现声强探头的旋转运动，旋转角度由角度刻度读出。
所述组合式减振器的两半圆外轴套的外壁与组合式外套筒的内壁接触；所述组合式减振器的两半圆内轴套分别设置有阶梯内轴套，所述组合式减振器的阶梯内轴套与超声珩磨装置外轴套的上表面接触；所述组合式减振器的两半圆外轴套分别设置有阶梯外轴套，所述组合式减振器的阶梯外轴套与组合式外套筒的下表面接触。所述组合式减振器的两半圆外轴套与超声珩磨装置外轴套通过调整螺栓固定。
所述两半圆外套筒通过其上的凹槽与凸台相对应，并通过相应的径向端面由螺栓连接成为一个整体；所述两半圆外轴套的内壁与半圆内轴套的外壁通过半圆橡胶圈粘结成一个整体；所述半圆内轴套有凹槽和凸台，所述半圆内轴套的凹槽与另一半半圆内轴套的凸台通过相应的径向端面由螺栓连接成为一个整体；所述半圆外轴套有凹槽和凸台，所述半圆外轴套的凹槽与另一半半圆外轴套的凸台通过相应的径向端面由螺栓连接成为一个整体。
所述组合式外套筒圆周均分分布的多个螺纹孔可根据超声珩磨空化声场的测量需要，同时接入一到多套水平连杆、竖直连杆、声强探头夹持机构及声强探头，从而实现对多个油石条同时测量的目的。
所述声强探头可以精确实现水平、竖直运动和旋转运动。
所述超声珩磨装置为立式超声珩磨装置。
本发明的有益效果是：所提出的组合式空化声场测量装置，通过声场测量辅助夹具将声强探头固定，声强探头可以水平、竖直和旋转运动，从而实现对油石壁面附近区域空化声场的精确、定量测量；所使用的声场测量辅助夹具方便拆卸，通过加装多套水平、竖直连杆与探头夹持机构可以实现同时对多条油石进行空化声场的测量；所使用的可拆卸减振器可以实现超声波在超声珩磨装置传播的微调，同时避免了附加声场测试辅助夹具和声强探头等质量对超声频率的影响。
附图说明
图1 超声珩磨空化声场测量系统原理示意图；
图2 声场测量辅助夹具主视结构示意图；
图3 声场测量辅助夹具局部结构示意图；
图4 可拆卸外套筒结构示意图；
图5 水平连杆俯视结构示意图；
图6 垂直连杆左视结构示意图；
图7 声强探头夹持机构示意图；
图中：1、半圆内轴套；2、半圆橡胶圈；3、半圆外轴套；4、调整螺栓；5、半圆外套筒；6、水平连杆7、竖直连杆；8、声强探头夹持机构9、声强探头；10、吸声水槽；11、液体；12、超声波发生器；13、超声珩磨装置；14、声强测量仪；131、油石条；31、凹槽；32、凸台；51、凹槽；52、凸台；53、螺栓孔；54、角度刻度；61、光孔；62、紧固螺栓；71、凹槽；72、数值刻度； 73、光孔；74、紧固螺栓；81、凹槽；82、水平刻度；83、光孔；84、紧固螺栓。
具体实施方式
下面结合附图1~7，对本发明的具体实施方案进行进一步的详细描述。
如图1所示，本发明所提供的用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置其特征在于：包括声场测量辅助夹具和声强探头9。所述组合式空化声场测量装置通过声场测量辅助夹具组装在超声珩磨空化声场测量系统中。所述超声珩磨的空化声场测量系统，包括声场测量辅助夹具、声强探头9、吸声水槽10、液体11、超声波发生器12、超声珩磨装置13、声强测量仪14。所述声强探头9是整个发明装置用到的测量仪器，负责采集液体11中的声压信号，且采集的数据由声强测量仪14读出。超声珩磨装置13中的油石条131一般为3~6条，均匀地分布在超声珩磨装置13上，本发明以3条油石条为例。油石条131的表面附件区域是本发明装置所要测量的位置。
所述声场测量辅助夹具包括组合式减振器、组合式外套筒、水平连杆6、垂直连杆7、声强探头夹持机构8。所述组合式减振器由两件成对半圆减振器组成，所述两件成对半圆减振器由成对的半圆内轴套1、半圆橡胶圈2、半圆外轴套3和调整螺栓4分别组成。
所述两半圆外轴套3的内壁与半圆内轴套1的外壁通过半圆橡胶圈2粘结成一个整体；所述半圆内轴套1有凹槽11和凸台12，所述半圆内轴套的凹槽与另一半半圆内轴套的凸台通过相应的径向端面由螺栓连接成为一个整体；所述半圆外轴套3有凹槽31和凸台32，所述半圆外轴套的凹槽与另一半半圆外轴套的凸台通过相应的径向端面由螺栓连接成为一个整体。
所述组合式减振器的两半圆外轴套3的外壁与组合式外套筒的内壁接触；所述组合式外套筒由两件成对半圆外套筒5组成，所述半圆外套筒5有凹槽51和凸台52，所述半圆外套筒的凹槽与另一半半圆外套筒的凸台通过相应的径向端面由螺栓连接成为一个整体；所述半圆外套筒5上刻有角度刻度54；所述两半圆外套筒5根据超声珩磨装置设计需要在圆周均分分布3个螺栓孔53，其中一个半圆外套5分布一个螺栓孔53，与之对应的另一半圆外套5分布两个螺栓孔53。
图4中两半圆外套筒含有3个螺栓孔53；所述两半圆外套筒的螺栓孔53与水平连杆6的一侧螺栓连接。
所述水平连杆6含有光孔61和紧固螺栓62；所述竖直连杆7含有凹槽71、数值刻度72、光孔73和紧固螺栓74；水平连杆6的光孔61连接竖直连杆7，紧固螺钉62固定竖直连杆7的凹槽71，实现声强探头9的竖直运动，竖直移动的数值由数值刻度72读出。所述声强探头夹持机构8含有凹槽81、水平刻度82、光孔83和紧固螺栓84；竖直连杆7的光孔73与声强探头夹持机构8连接，竖直连杆7的紧固螺栓74固定强探头夹持机构8的凹槽81，实现声强探头9的水平运动，水平移动的数值由水平刻度82读出。所述声强探头夹持机构8的光孔83与声强探头9连接，并利用紧固螺栓84固定。所述两半圆外套筒5与两半圆外轴套3间隙配合，以实现声强探头9的旋转运动，旋转角度由角度刻度54读出。
所述组合式外套筒的两半圆外套筒5与组合式减振器的两半圆外轴套3间隙配合。
所述组合式减振器的两半圆内轴套1分别设置有阶梯内轴套，所述组合式减振器的阶梯内轴套1与超声珩磨装置外轴套132的上表面接触；所述组合式减振器的两半圆外轴套2分别设置有阶梯外轴套，所述组合式减振器的阶梯外轴套与组合式外套筒5的下表面接触；所述组合式减振器的两半圆外轴套3与超声珩磨装置外轴套132通过调整螺栓4固定。
所述组合式外套筒的三个螺纹孔53可根据测量需要，同时接入一到三套水平连杆6、竖直连杆7、声强探头夹持机构8及声强探头9，从而实现多个油石条131同时测量的目的。
以上结合附图对本发明进行了示例说明，显然本发明并不局限于上述限制，只要采用了本发明的技术设想和技术方案，或对本发明的技术方案进行了修改或改进，都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置，其结构包括声场测量辅助夹具和声强探头；其中声场测量辅助夹具包括组合式减振器、组合式外套筒、水平连杆、垂直连杆、声强探头夹持机构；其中组合式减振器由两件成对半圆减振器组成，且半圆减振器由成对的半圆内轴套、半圆橡胶圈、半圆外轴套和调整螺栓分别组成；组合式外套筒由两件成对半圆外套筒组成，半圆外套筒上刻有角度刻度，且组合式外套筒根据超声珩磨装置设计需要在圆周均分分布的多个螺纹孔；水平连杆两侧有一侧为螺纹，另一侧含有光孔和紧固螺栓；竖直连杆含有凹槽、竖直刻度、光孔和紧固螺栓；声强探头夹持机构含有凹槽、水平刻度、光孔和紧固螺栓；
所述组合式外套筒的两半圆外套筒的螺栓孔与水平连杆的一侧螺栓连接；水平连杆的光孔连接竖直连杆，水平连杆的紧固螺栓固定竖直连杆的凹槽；竖直连杆的光孔与声强探头夹持机构连接，竖直连杆的紧固螺栓固定声强探头夹持机构的凹槽，以实现声强探头的水平运动，移动数值由水平刻度读出；声强探头夹持机构的光孔与声强探头连接，并利用自带的紧固螺栓固定；所述组合式外套筒的两半圆外套筒与组合式减振器的两半圆外轴套间隙配合，以实现声强探头的旋转运动，旋转角度由角度刻度读出；
所述组合式减振器的两半圆外轴套的外壁与组合式外套筒的内壁接触；所述组合式减振器的两半圆内轴套分别设置有阶梯内轴套，所述组合式减振器的阶梯内轴套与超声珩磨装置外轴套的上表面接触；所述组合式减振器的两半圆外轴套分别设置有阶梯外轴套，所述组合式减振器的阶梯外轴套与组合式外套筒的下表面接触；
所述组合式减振器的两半圆外轴套与超声珩磨装置外轴套通过调整螺栓固定；
所述半圆外套筒有凹槽和凸台，所述半圆外套筒的凹槽与另一半半圆外套筒的凸台通过相应的径向端面由螺栓连接成为一个整体；所述两半圆外轴套的内壁与半圆内轴套的外壁通过半圆橡胶圈粘结成一个整体；所述半圆内轴套有凹槽和凸台，所述半圆内轴套的凹槽与另一半半圆内轴套的凸台通过相应的径向端面由螺栓连接成为一个整体；所述半圆外轴套有凹槽和凸台，所述半圆外轴套的凹槽与另一半半圆外轴套的凸台通过相应的径向端面由螺栓连接成为一个整体。
2.根据权利要求1所述的一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置，其特征在于：所述声强探头可以精确实现水平、竖直运动和旋转运动。
3.根据权利要求1所述的一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置，其特征在于：所述组合式外套筒圆周均分分布的多个螺纹孔可根据测量需要，同时接入一到多套水平连杆、竖直连杆、声强探头夹持机构及声强探头，从而实现多个油石条同时测量的目的。
4.根据权利要求1所述的一种用于超声珩磨的组合式空化声场测量装置，其特征在于：所述超声珩磨装置为立式超声珩磨装置。
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