CN209179916U - 一种基于光电管的喷丸器丸料喷射速度测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于光电管的喷丸器丸料喷射速度测试装置，包括喷嘴，弹丸，固定筛选板，旋转筛选机构和光电测速装置，喷嘴向下设置，喷嘴下方设置有固定筛选板，固定筛选板上设置有单个小圆孔，小圆孔中心线穿过喷嘴形心，固定筛选板下方设置旋转筛选机构，旋转筛选机构的旋转筛选板上设置有单个大圆孔，旋转筛选板旋转至一定角度时，大圆孔中心线与小圆孔中心线重合，旋转筛选机构下方设置光电测速装置，光电测速装置的两对光电管的发射光线均与大圆孔中心线相交。本实用新型提供一种基于光电管的喷丸器丸料喷射速度测试装置，可简单、准确地测量喷丸的速度。

Description

一种基于光电管的喷丸器丸料喷射速度测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于光电管的喷丸器丸料喷射速度测试装置，属于测速技术领域。

背景技术

喷丸处理是使用弹丸轰击工件表面并植入残余压应力，提升工件疲劳强度的冷加工工艺，还可用于表面消光、去氧化皮和消除铸、锻、焊件的残余应力等。喷丸使用高压风或压缩空气作为动力，将弹丸高速喷射出去。

弹丸喷射到工件表面，由于其速度快，可以形成强大的冲击力和能量，要研究其冲击力和能量的大小，必须测量出弹丸的速度。目前对小体积高速度的物体进行测速，方法有光电管测速仪、高速摄影、粒子图像测速仪等等，但这些设备价格昂贵，功能结构复杂，使得相应的研究成本增加。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于光电管的喷丸器丸料喷射速度测试装置。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于光电管的喷丸器丸料喷射速度测试装置，包括喷嘴3，弹丸4，固定筛选板5，旋转筛选机构和光电测速装置，所述喷嘴3向下设置，所述喷嘴3下方距离l₁处设置有所述固定筛选板5，所述固定筛选板5下方设置所述旋转筛选机构，所述旋转筛选机构下方设置所述光电测速装置；

所述固定筛选板5上设置有单个直径为d₁的小圆孔，小圆孔中心线穿过所述喷嘴3形心；

所述旋转筛选机构包括转轴1和旋转筛选板2，所述转轴1和所述旋转筛选板2之间连接形式为轴孔过盈配合；

所述旋转筛选板2与所述固定筛选板5的距离为t₁，所述旋转筛选板2上设置有单个直径为d₂的大圆孔，所述旋转筛选板2旋转至一定角度时，大圆孔中心线与小圆孔中心线重合；

所述光电测速装置包括上固定板8、下固定板11和两对光电管，所述上固定板8和所述下固定板11上分别设置一对光电管，每对光电管包括一个光电发射管和一个光电接收管；

所述上固定板8与所述旋转筛选板2的距离为t₂，所述下固定板11设置在所述上固定板8下方距离l₂处，所述两对光电管的发射光线都与大圆孔中心线垂直相交。

本实用新型具有下述有益效果：

本实用新型提供的一种基于光电管的喷丸器丸料喷射速度测试装置，结构简单可靠，能够准确地测量喷丸器喷出的弹丸的速度。本实用新型中固定筛选板和旋转筛选机构能够筛选出速度方向垂直向下的弹丸，且间断性的仅有一个弹丸通过旋转筛选板，便于光电测速装置的测量；采用光电检测技术，响应快，系统误差小，测得的弹丸速度具有较高的准确度。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型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为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中各部分尺寸示意图；

图3为本实用新型中弹丸速度和位移示意图；

图4为本实用新型的喷丸测速系统原理图。

图中： 1转轴，2旋转筛选板，3喷嘴，4弹丸，5固定筛选板，6光电发射管，7光电接收管，8上固定板，9光电发射管，10光电接收管，11下固定板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例，并不是全部的实例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1和图2所示，一种基于光电管的喷丸器丸料喷射速度测试装置，包括喷嘴3，弹丸4，固定筛选板5，旋转筛选机构和光电测速装置。喷嘴3向下设置，喷嘴3下方距离l₁处设置有固定筛选板5，固定筛选板5下方设置旋转筛选机构，旋转筛选机构下方设置光电测速装置；固定筛选板5上设置有单个直径为d₁的小圆孔，小圆孔中心线穿过喷嘴3形心；旋转筛选机构包括转轴1和旋转筛选板2，转轴1和旋转筛选板2之间连接形式为轴孔过盈配合；旋转筛选板2与固定筛选板5的距离为t₁，旋转筛选板2上设置有单个直径为d₂的大圆孔，旋转筛选板2旋转至一定角度时，大圆孔中心线与小圆孔中心线重合；光电测速装置包括上固定板8、下固定板11和两对光电管，每对光电管包括光电发射管和光电接收管，上固定板8上设置第一对光电管，即光电发射管6和光电接收管7，下固定板11上设置第二对光电管，即光电发射管9和光电接收管10；上固定板8与旋转筛选板2的距离为t₂，下固定板11设置在上固定板8下方距离l₂处，两对光电管的发射光线都与大圆孔中心线垂直相交；固定筛选板5和旋转筛选板2厚度为t，上固定板8和下固定板11厚度为2t。

弹丸直径为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，1.1D＜t₁＜1.5D；t₂尺寸无严格要求，可适当选取。l₂尺寸需要进行适当选取，如果两对光电管之间距离太小，会使得测量的时长T数值太小，从而导致计算得到的弹丸初速度v₀误差大；如果两对光电管之间距离太大，空气摩擦及其他因素会导致弹丸速度下降，进而导致计算得到的弹丸初速度v₀数值偏小。

如图3所示，喷嘴出口处弹丸的速度为ν₀，弹丸经过第一对光电管时，速度为v₁，弹丸经过第二对光电管时，速度为v₂，喷嘴出口处到第一对光电管的垂直距离为h₁，第一对光电管到第二对光电管的垂直距离为h₂。

一种基于光电管的喷丸器丸料喷射速度测试方法，包括以下步骤：启动电机或其他动力设备，驱动旋转筛选机构匀速转动，旋转筛选板2上的大圆孔中心线周期性的与小圆孔中心线重合。启动喷丸器，喷嘴3持续喷射出大量弹丸4，经固定筛选板5，筛选出能够顺利穿过小圆孔且速度方向垂直向下的弹丸4。弹丸4继续向下运动，经旋转筛选机构，调整旋转筛选板2旋转速度，使得大圆孔中心线与小圆孔中心线重合次数≥顺利穿过旋转筛选板2的弹丸4的数量。经筛选后的弹丸4依次经过上固定板8和下固定板11上的两对光电管，光电管把光信号转换为电信号，对电信号进行收集、处理，进而得出弹丸4从第一对光电管运动到第二对光电管所用时间T。

依据如下两个公式可以求得弹丸4的初始速度v₀：

v ₁ ²-v₀ ²=2gh₁ (1)

v ₁T+gT²/2=h₂ (2)

其中，g为重力加速度。

参考图4，图4为本实用新型的喷丸测速系统原理图。所用光电管为数字光电管，可将光信号直接转换为数字电信号0或1。弹丸4遮挡光电发射管发射到光电接收管的光线时，数字光电管输出数字电信号1，反之，数字光电管输出数字电信号0。

弹丸4经过上固定板8上的第一对光电管，遮挡光电发射管6发射到光电接收管7的光线时，数字光电管输出数字电信号1，单片机收到第一对光电管的数字电信号后，主控模块开启定时器中断，初始化时间寄存器为0，计时模块开始计时。

弹丸4经过下固定板11上的第一对光电管，遮挡光电发射管9发射到光电接收管10的光线时，数字光电管输出数字电信号1，单片机收到第二对光电管的数字电信号后，主控模块关闭计时模块，通过读取单片机寄存器内的数据得到时间差T，该时间差T即为弹丸4从第一对光电管运动到第二对光电管所用时间T。

根据以下两个公式求得弹丸的初始速度v₀：

v ₁ ²-v₀ ²=2gh₁ (1)

v ₁T+gT²/2=h₂ (2)

其中，g为重力加速度。单片机连续测量、计算5到10个弹丸的速度，求得弹丸的速度平均值，然后输入到显示模块，显示模块显示弹丸的初始速度值。

Claims (1)

1.一种基于光电管的喷丸器丸料喷射速度测试装置，其特征在于，包括喷嘴（3），弹丸（4），固定筛选板（5），旋转筛选机构和光电测速装置，所述喷嘴（3）向下设置，所述喷嘴（3）下方距离l₁处设置有所述固定筛选板（5），所述固定筛选板（5）下方设置所述旋转筛选机构，所述旋转筛选机构下方设置所述光电测速装置；

所述固定筛选板（5）上设置有单个直径为d₁的小圆孔，小圆孔中心线穿过所述喷嘴（3）形心；

所述旋转筛选机构包括转轴（1）和旋转筛选板（2），所述转轴（1）和所述旋转筛选板（2）之间连接形式为轴孔过盈配合；

所述旋转筛选板（2）与所述固定筛选板（5）的距离为t₁，所述旋转筛选板（2）上设置有单个直径为d₂的大圆孔，所述旋转筛选板（2）旋转至一定角度时，大圆孔中心线与小圆孔中心线重合；

所述光电测速装置包括上固定板（8）、下固定板（11）和两对光电管，所述上固定板（8）和所述下固定板（11）上分别设置一对光电管，每对光电管包括一个光电发射管和一个光电接收管；

所述上固定板（8）与所述旋转筛选板（2）的距离为t₂，所述下固定板（11）设置在所述上固定板（8）下方距离l₂处，所述两对光电管的发射光线都与大圆孔中心线垂直相交。