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原文传递曲面成形磨削中磨削液对流换热系数测量方法及相应装置

专利名称：	曲面成形磨削中磨削液对流换热系数测量方法及相应装置
摘要：	本发明提供一种曲面成形磨削中磨削液对流换热系数测量方法及相应装置，其利用磨削温度梯度测量装置，对多个测温试件(6)的顶面进行磨削，并在磨削过程中记录位于测温试件(6)不同位置处的热电偶所测得的磨削温度；利用磨削功率测量装置，对多个功率测量试件(8)顶面进行磨削，并在磨削过程中利用功率测量仪测得功率测量试件(8)在砂轮轮廓线不同位置处的磨削功率；根据测得的磨削温度及磨削功率，计算成形砂轮轮廓线位置i处的磨削液对流换热系数。本发明通过测量磨削区试件轮廓线不同位置处的磨削温度梯度和磨削功率，推出磨削液对流换热系数的分布情况，为预测成形磨削过程中温度场沿曲面零件轮廓线分布情况提供实验支持。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	湖南大学
发明人：	金滩;高宾华;易军
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-13T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-04T00:00:00+0800
申请号：	CN201910116437.4
公开号：	CN109839405A
代理机构：	北京律谱知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	罗建书
分类号：	G01N25/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	410082 湖南省长沙市岳麓区麓山南路1号
主权项：	1.一种曲面成形磨削中磨削液对流换热系数测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：步骤S20，利用磨削温度梯度测量装置，对多个测温试件(6)的顶面进行磨削，并在磨削过程中分别记录位于测温试件(6)不同位置处的两组热电偶所测得的磨削温度；每个所述测温试件(6)中放置有一组端头尖形顶式热电偶，每组热电偶与测温试件(6)顶面之间的距离相等；每组热电偶在不同测温试件(6)中的位置不同；所述磨削温度梯度测量装置的夹具中具有凹槽，所述凹槽放置有楔形块，所述测温试件(6)的底面靠紧所述楔形块；步骤S30，利用磨削功率测量装置，对多个功率测量试件(8)的顶面进行磨削，并在磨削过程中利用功率测量仪分别测量得到所述功率测量试件(8)在砂轮轮廓线不同位置处的磨削功率；步骤S40，根据测量得到的磨削温度以及磨削功率，计算成形砂轮轮廓线位置i处的磨削液对流换热系数其中的i为整数。 2.根据权利要求1所述的一种曲面成形磨削中磨削液对流换热系数测量方法，其特征在于，所述步骤S40包括：步骤S401，根据测量得到的磨削温度梯度，计算传入测温试件(6)的热流密度：式中，qwi为测温试件的热流密度；κw为测温试件的导热系数；a为两个热电偶之间的距离；θ为楔形块的倾角；i表示不同的测量位置；T1i、T2i分别为在测温试件轮廓线位置i处的两组热电偶所测得的磨削温度；步骤S402，根据测量得到的磨削功率Pi，计算磨削区的总热流密度：式中，qti为磨削区的总热流密度；lci为位置i磨削区的平均接触弧长；dsi为位置i的砂轮平均直径；ap为磨削深度；Pi为磨削功率；b为测温试件的宽度，该b等于砂轮成形轮面轮廓线长度；步骤S403，根据试件材料的磨屑能量上限和磨削区的总热流密度，来计算传入砂轮磨屑的热流： ech＝ρwcwTmp………………………………………(5) 式中：qchi为传入砂轮磨屑的热流；ech为试件材料的磨屑能量上限；ap为磨削深度；vw为砂轮的进给速度；lci为位置i处磨削区的平均接触弧长；ρw为试件材料的密度；cw为试件材料的比热容；Tmp为试件材料的熔点；步骤S404，利用下面公式，计算传入砂轮磨粒的热流：式中：qsi为传入砂轮磨粒的热流；hsi为传入磨粒的热量传导因子；Twi为试件表面的磨削温度；T0为注入磨削区的磨削液平均温度；hwi为传入试件的热量传导因子；Rwsi是传入试件的磨削热占传入试件和砂轮总磨削热的比率；βw为试件材料的导热特性参数；vw为砂轮的进给速度；Cf为常数；vsi为位置i处砂轮的平均线速度；lci为位置i处磨削区的平均接触弧长；κw为测温试件的导热系数；ρw为试件材料的密度；cw为试件材料的比热容；κg为砂轮磨粒的导热系数；r0为平均化后的磨粒顶面有效接触半径。步骤S405，根据磨削区的总热流密度、测温试件的热流密度、传入砂轮磨粒的热流和传入砂轮磨屑的热流，计算成形砂轮轮廓线位置i处的磨削液对流换热系数：式中，为成形砂轮轮廓线位置i处的磨削液对流换热系数；qti为磨削区的总热流密度；qwi为测温试件的热流密度；qsi为传入砂轮磨粒的热流；qchi为传入砂轮磨屑的热流；Twi为试件表面的磨削温度；T0为注入磨削区的磨削液平均温度。 3.根据权利要求1或2所述的一种曲面成形磨削中磨削液对流换热系数测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括：步骤S50，采用数学软件，对试件在成形砂轮轮廓线不同位置处的磨削液对流换热系数进行回归分析，其中i为整数，得到曲面成形磨削过程中磨削区磨削液对流换热系数沿曲面零件轮廓线的分布情况。 4.一种磨削温度梯度测量装置，其特征在于，其应用于根据权利要求1-3任意一项所述的磨削液对流换热系数的测量方法中，所述磨削温度梯度测量装置包括：砂轮(1)、驱动部件(2)、楔形块(3)、夹具(4)、紧固件(5)、测温试件(6)和磨削液供给部件；所述夹具(4)固定在测试平台上，其具有与砂轮(1)的成形轮面相对的凹槽；所述楔形块(3)安装在夹具(4)的凹槽的底部；所述测温试件(6)的底面靠紧楔形块(3)，且测温试件(6)的侧面用紧固件(5)顶紧；所述驱动部件(2)带动砂轮(1)对测温试件(6)的顶面实施磨削；磨削液供给部件在砂轮(1)的成形轮面与测温试件(6)的顶面之间的接触位置处供给磨削液。 5.根据权利要求4所述的一种磨削温度梯度测量装置，其特征在于，所述驱动部件(2)为数控磨床。
所属类别：	发明专利