[发明专利]一种检测由多方位喷射的雾化纳米液滴特性的方法和装置

说明书

本发明公开了一种检测由多方位喷射的雾化纳米液滴特性的方法和装置。目前尚不存在对雾化纳米液滴特性的相关监测方法和装置。本发明装置包括支架模块、竖直高度控制模块、喷嘴转角偏转控制模块、喷嘴仰角偏转控制模块和气液喷射采集模块。本发明可模拟液滴被不同高度、角度和距离的喷头喷出后吸附在工件表面的工况，通过分析不同距离的采集网上收集到的待测纳米润滑液液滴体积、分散性和均匀性，实现对雾化纳米液滴性能的评测，从而推断出雾化喷嘴在处于何种姿态和多远距离下所喷出的待测纳米润滑液气雾最有利于润滑。

技术领域

本发明属于纳米液滴特性检测技术领域，特别涉及一种检测由多方位喷射的雾化纳米液滴特性的方法和装置。

背景技术

机器中有许多不同形式的摩擦副，而摩擦不仅会造成能量损失，还会引起零件表面发热、磨损乃至失效，故必须利用润滑来减少摩擦、降低磨损。目前，利用添加纳米颗粒的液滴油雾对摩擦副或切削区域进行有效的冷却和润滑，这种润滑技术已经受到科学界与产业界的认可，成为一种典型的绿色冷却润滑技术。如今较常用的纳米润滑油添加方式是通过雾化喷头将液滴加压至雾化再喷向工件表面，而喷出的雾化纳米液滴特性差异大，但目前尚不存在对雾化纳米液滴特性的相关监测方法和装置，无法确定喷头在何种姿态和方位下喷出的液滴最适用于工程应用，这会造成大量的资源浪费和能量消耗。

发明内容

本发明针对目前尚无一种用于检测由多方位喷射的雾化纳米液滴特性的方法和装置，提供一种可以模拟并检测不同高度、角度和距离下喷出的雾化纳米液滴特性的方法和装置。该方法可模拟液滴被不同姿态的喷头喷出后吸附在工件表面的工况，并可检测液滴中纳米颗粒的浓度、凝聚状态和分散程度，实现对雾化纳米液滴性能的评测。本发明是一种通过控制伺服电机和舵机来精准遥控喷头的高度和喷嘴的上仰角度以及偏转角度，并通过位移传感器和角度传感器进行实时调控的闭环控制方法和装置。

本发明一种检测由多方位喷射的雾化纳米液滴特性的方法，具体如下：

步骤一：建立空间直角坐标系，雾化喷嘴复位；雾化喷嘴复位后，雾化喷嘴的中心轴线高度为5cm，雾化喷嘴的转角为0，雾化喷嘴的仰角为0；其中，雾化喷嘴的中心轴线与采集网等高时，雾化喷嘴的中心轴线高度设为0；雾化喷嘴的中心轴线位于两个采集网组的对称面上时，雾化喷嘴的转角设为0；雾化喷嘴的中心轴线水平时，雾化喷嘴的仰角设为0；其中，采集网组包括多张采集网；同个采集网组的相邻两张采集网贴紧设置；不同采集网组中位置相对的每两张采集网也贴紧设置。

步骤二：根据雾化喷嘴的中心轴线高度设定值H、雾化喷嘴的转角设定值A和雾化喷嘴的仰角设定值B，调节雾化喷嘴的姿态；其中，H在0～300mm中取值，A在-60°～60°中取值，B在-45°～60°中取值。

步骤三：雾化喷嘴将加压后的待测纳米润滑液喷出，各采集网收集喷出不同距离的雾化纳米液滴；对各采集网进行编号，编号对应了采集网在空间直角坐标系中的位置；其中，采集网在空间直角坐标系中的位置用采集网的几何中心坐标表达；十分钟后，逐个取下各采集网；取下各采集网过程中需在采集网下方放置载玻片。

步骤四：对每个采集网上的待测纳米润滑液进行检测，检测过程如下：①记录采集网上覆盖有液膜的网格总数，并根据各网格的体积计算出采集网上收集到的液滴体积。②将载玻片置于高速显微镜下进行拍照，将得到的照片进行图像处理和放大得到采集网上每个覆盖液膜的网格的显微照片，在显微照片中观察各网格中纳米颗粒团块的数量，分析采集网上待测纳米润滑液的分散性和均匀性。

进一步，所述的空间直角坐标系为空间直角坐标系o-xyz，xoz面为两个采集网组的对称面，z轴正向竖直向上，x轴正向指向远离雾化喷嘴的方向，原点o为最靠近载板的采集网上位于两个采集网组对称面上的点。