CN109406817A - 一种利用旋转运动测试喷丸速度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用旋转运动测试喷丸速度的装置，包括喷嘴、弹丸、固定筛选板、转动筛选板、转动挡板、转轴和变形材料层；喷嘴向下设置；喷嘴下方设置有固定筛选板；固定筛选板下方设置有转动筛选板，转动筛选板下方设置有转动挡板；转动筛选板和转动挡板分别设置在转轴两端；固定筛选板和转动筛选板设置上有单个通孔；转动挡板上设置有变形材料层；喷嘴形心与固定筛选板上的通孔的轴心线重合，当转动筛选板旋转到一定角度时，固定筛选板的通孔与转动筛选板的通孔的轴心线能重合。本发明提供了一种利用旋转运动测试喷丸速度的方法及装置，可准确、方便地测量弹丸的速度。

Description

一种利用旋转运动测试喷丸速度的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种利用旋转运动测试喷丸速度的方法及装置，属于测速技术领域。

背景技术

喷丸处理是将高速弹丸流喷射到零件表面，使零件表层发生塑形变形，形成一定厚度的强化层，提高零件的疲劳强度，还可以用于表面消光、去除氧化皮和消除残余应力。喷丸处理是工厂广泛使用的一种表面强化工艺。喷丸的速度会直接影响着表面强化处理的效果，因此，喷丸的速度是一项重要的技术指标。目前，能对小体积高速度进行较为准确的测速的方法和装置比较少，且设备价格昂贵（如高速摄影设备、粒子图像测速仪、光电管测速仪等）。这些方法和装置明显不能满足本领域技术人员的研究需求，因此，需要设计一种结构简单，测速精确，成本较低且有效的喷丸测速装置及其方法。

发明内容

针对现有技术缺乏存在的不足，本发明提供一种利用旋转运动测试喷丸速度的方法及装置。

为实现上述目的，本发明提供一种利用旋转运动测试喷丸速度的装置，包括喷嘴3、弹丸4、固定筛选板5、转动筛选板2、转动挡板7、转轴1和变形材料层6；喷嘴3向下设置；喷嘴3下方设置有固定筛选板5；固定筛选板5下方设置有转动筛选板2，转动筛选板2下方设置有转动挡板7；转动筛选板2和转动挡板7分别设置在转轴1两端；

所述固定筛选板5设置有单个直径为d₁的通孔，转动筛选板2设置有单个直径为d₂的通孔，转动挡板7上设置有变形材料层6；

所述喷嘴3形心与固定筛选板5上的通孔的轴心线重合，当转动筛选板2旋转到一定角度时，固定筛选板5的通孔与转动筛选板2的通孔的轴心线能重合；

所述喷嘴3与固定筛选板5的距离为l₁,固定筛选板5与转动筛选板2距离为a，转动筛选板2与转动挡板7的距离为l₂，固定筛选板5的厚度t，转动筛选板2的厚度为t，转动挡板7的厚度为t，变形材料层6厚度为t₀。

本发明还提供了一种利用旋转运动测试喷丸速度的方法，包括以下步骤：

步骤1、启动动力装置，驱动转轴1匀速转动，转速为n，转动筛选板2和转动挡板6同步转动，转动筛选板2的通孔中心线和固定筛选板5的通孔的中心线周期性重合；

步骤2、启动喷丸设备，喷嘴3持续喷出大量弹丸4，喷嘴3出弹丸4的速度为v₀，经过固定筛选板5，筛选出为能穿过通孔且速度方向垂直向下的弹丸4；

步骤3、弹丸4向下运动，当固定筛选板5的通孔和转动筛选板2的通孔重合时，弹丸4通过转动筛选板2，此时弹丸4的速度为v₁打到转动挡板7的变形材料层6上，形成压痕，通过测量得出变形材料层6的压痕与转动筛选板2通孔的投影之间的角度θ；

步骤4、根据以下两个公式可以求出弹丸4从喷嘴3喷出的初速度v₀。：

v₁ ²-v₀ ²=2gh (1)

v₁T+gT²/2=h₂ (2)

T=θ/n (3)

其中，g为重力加速度，h₁为喷嘴3到转动筛选板2下底面的垂直距离，h₂为转动筛选板2到变形材料层6的垂直距离。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)能够准确、方便有效的测量喷丸的出喷口速度；

2)该结构简单紧凑，装置容易实现，容易制造，实现成本较低;

3)通过更换转动挡板7变形材料层6可实现多次测量。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中各部分尺寸示意图；

图3为本发明中弹丸4速度和位移示意图；

图4为本发明中转动挡板7俯视图;

图中：1转轴，2转动筛选板，3喷嘴，4喷丸，5固定筛选板，6变形材料层，7转动挡板。

具体实施方案

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部实例，对本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

如图1和图2所示，一种利用旋转运动测试喷丸速度的装置，包括喷嘴3、弹丸4、固定筛选板5、转动筛选板2、转动挡板7、转轴1和变形材料层6；喷嘴3向下设置；喷嘴3下方设置有固定筛选板5；固定筛选板5下方设置有转动筛选板2，转动筛选板2下方设置有转动挡板7；转动筛选板2和转动挡板7分别设置在转轴1两端；固定筛选板5设置有单个直径为d₁的通孔，转动筛选板2设置有单个直径为d₂的通孔，转动挡板7上设置有变形材料层6；喷嘴3形心与固定筛选板5上的通孔的轴心线重合，当转动筛选板2旋转到一定角度时，固定筛选板5的通孔与转动筛选板2的通孔的轴心线能重合；喷嘴3与固定筛选板5的距离为l₁,固定筛选板5与转动筛选板2距离为a，转动筛选板2与转动挡板7的距离为l₂，固定筛选板5的厚度t，转动筛选板2的厚度为t。

弹丸3直径为D，其他尺寸取值范围如下 ：t<D，1.1D<d₁<1.5D，1.5D＜d₂≤2D，2D＜l₁＜5D，t₀尺寸无严格要求，视变形材料层6厚度，合适即可。l₂尺寸需适当选取，如果距离过小，则测得的角度θ值太小，从而导致计算得出的弹丸3初速度v₀误差大，如果距离过大，弹丸3下落过程中受到空气阻力或其他干扰因素而导致误差增大。转轴1的转速n也需适当选取，如果转速过大，则同样会导致角度θ值太小，从而导致计算得出的弹丸初速度v₀误差大，如果转速过大，可能会导致弹丸3从转动筛选板2到转动挡板7的时间内，转轴1转过1周甚至更多，从而影响测量结果。

如图3所示，喷嘴3出口处弹丸4初速度为v₀，弹丸3通过转动筛选板2通孔的速度为v₁，弹丸从转动筛选板2到转动挡板7经过的时间为T，喷嘴3出口处到转动筛选板2下底面的垂直距离为h₁，转动筛选板2到变形材料层6的垂直距离为h₂。

如图4所示，A为转动筛选板2通孔的垂直投影，B弹丸3打下后的压痕，O为转轴1轴心，因而∠AOB的大小为θ。

一种利用旋转运动测试喷丸速度的方法，包括以下步骤：启动动力装置，驱动转轴1匀速转动，转速为n，转动筛选板2和转动挡板7同步转动，转动筛选板2的通孔中心线和固定筛选板5的通孔的中心线周期性重合。启动喷丸设备，喷嘴3持续喷出大量弹丸4，喷嘴3出弹丸4的速度为v₀，经过固定筛选板5，筛选出为能穿过通孔且速度方向垂直向下的弹丸4。弹丸4向下运动，当固定筛选板5的通孔和转动筛选板2的通孔重合时，弹丸4通过转动筛选板2，此时弹丸3的速度为v₁打到转动挡板7的变形材料层6上，形成压痕，通过测量得出变形材料层6的压痕与转动筛选板2通孔的投影之间的角度θ。根据以下两个公式可以求出弹丸4从喷嘴喷出的初速度v₀。：

v₁ ²-v₀ ²=2gh (1)

v₁T+gT²/2=h₂ (2)

T=θ/n (3)

其中，g为重力加速度，h₁为喷嘴3到转动筛选板2下底面的垂直距离，h₂为转动筛选板2到变形材料层6的垂直距离。

Claims (2)

1.一种利用旋转运动测试喷丸速度的装置，其特征在于，包括喷嘴3、弹丸4、固定筛选板5、转动筛选板2、转动挡板7、转轴1和变形材料层6；喷嘴3向下设置；喷嘴3下方设置有固定筛选板5；固定筛选板5下方设置有转动筛选板2，转动筛选板2下方设置有转动挡板7；转动筛选板2和转动挡板7分别设置在转轴1两端；

所述固定筛选板5设置有单个直径为d₁的通孔，转动筛选板2设置有单个直径为d₂的通孔，转动挡板7上设置有变形材料层6；

所述喷嘴3形心与固定筛选板5上的通孔的轴心线重合，当转动筛选板2旋转到一定角度时，固定筛选板5的通孔与转动筛选板2的通孔的轴心线能重合；

所述喷嘴3与固定筛选板5的距离为l₁,固定筛选板5与转动筛选板2距离为a，转动筛选板2与转动挡板7的距离为l₂，固定筛选板5的厚度t，转动筛选板2的厚度为t。

2.一种利用旋转运动测试喷丸速度的方法，其特征在于,包括以下步骤：

步骤1、启动动力装置，驱动转轴1匀速转动，转速为n，转动筛选板2和转动挡板7同步转动，转动筛选板2的通孔中心线和固定筛选板5的通孔的中心线周期性重合；

步骤2、启动喷丸设备，喷嘴3持续喷出大量弹丸4，喷嘴3出弹丸4的速度为v₀，经过固定筛选板5，筛选出为能穿过通孔且速度方向垂直向下的弹丸4；

步骤3、弹丸4向下运动，通过转动筛选板2，打到转动挡板7的变形材料层6上，形成压痕，通过测量得出变形材料层6的压痕与转动筛选板2通孔的投影之间的角度θ；

步骤4、根据以下三个公式可以求出弹丸4从喷嘴3喷出的初速度v₀：

v₁ ²-v₀ ²=2gh (1)

v₁T+gT²/2=h₂ (2)

T=θ/n (3)

其中，g为重力加速度，h₁为喷嘴3到转动筛选板2下底面的垂直距离，h₂为转动筛选板2到变形材料层6的垂直距离。