1.一种纳米粒子射流微量润滑磨削雾滴粒径测量装置,其特征是,它包括可调式纳米流体供给回路和可调式气体供给回路,所述两回路均与喷嘴连接,气体与磨削液在喷嘴内混合完成后并一同喷出磨削液雾滴;磨削液雾滴喷在工件上的磨削区;采用两个基于多普勒效应的共聚焦显微镜对磨削液雾滴进行多方位的扫描,一个共聚焦显微镜位于与工件表面垂直的方向并进行xy向运动,另一个位于与工件表面平行的方向并进行xz向移动,所述两聚焦显微镜分别采集落在工件表面上同一单颗液滴的侧面视图和俯视图,并将扫描后图像送入计算机处理,得到单颗液滴的分布规律并模拟出雾滴的轮廓形态,从而确定出单颗磨削液雾滴的粒径大小。
2.如权利要求1所述的纳米粒子射流微量润滑磨削雾滴粒径测量装置,其特征是,所述各共聚焦显微镜均包括:光源、显微光学系统、检测系统,光源为显微光学系统提供探测光,显微光学系统是一套共焦系统,对磨削液雾滴进行扫描;检测系统接收扫描图像送入计算机进行处理;整个共聚焦显微镜安装在丝杠导轨上移动。
3.如权利要求2所述的纳米粒子射流微量润滑磨削雾滴粒径测量装置,其特征是,所述显微光学系统包括一个置于光源前方的扩光器,扩光器后方是第一凸透镜,第一凸透镜后方是一个半反半透镜,探测光由半反半透镜反射到扫描镜,扫描镜前方为第二凸透镜,第二凸透镜将探测管聚焦到被测磨削雾滴;磨削雾滴的反射光经第二凸透镜、扫描镜、半反半透镜后会聚到第三凸透镜,在第三凸透镜前方是带有针孔的挡板,针孔对应处是检测系统的探测器,探测器与计算机连接。
4.如权利要求1所述的纳米粒子射流微量润滑磨削雾滴粒径测量装置,其特征是,所述可调式纳米流体供给回路中,基液经流量计送入储液罐,同时纳米粒子也送入储液罐,储液罐与基液充分混合;储液罐经液压泵与输送管道连接,输送管道与喷嘴连接;在输送管道上设有流量计II以及压力传感器、溢流阀,溢流阀通过管道与储液罐连接,当管道中磨削液的压力高于上限压力时,磨削液经溢流阀降压,溢出的磨削液回流到储液罐中;输送管道上还并联过滤器I和堵塞探测器,过滤器I堵塞时磨削液就改变流动方向流向堵塞探测器,堵塞探测器立即给予报警提醒更换过滤器或停止工作。
5.如权利要求4所述的纳米粒子射流微量润滑磨削雾滴粒径测量装置,其特征是,所述储液罐置于超声波振动器的超生场中,使基液与纳米粒子达到完全混合均匀的状态。
6.如权利要求1所述的纳米粒子射流微量润滑磨削雾滴粒径测量装置,其特征是,所述可调式气体供给回路中,气缸通过过滤器II与气压泵连接,气压泵通过气体管道与喷嘴连接,在气体管道上设有流量计III、降压阀和节流阀,气体流经节流阀时节流阀通过改变阀口通流面积限制流过的气体流量。
7.一种采用权利要求1所述的纳米粒子射流微量润滑磨削雾滴粒径测量装置的测量方法,其特征是,它的过程为:
1)纳米流体经喷嘴形成磨削雾滴并送入工件的磨削区;
2)利用与工件表面垂直的共聚焦显微镜获得视野内全部单颗雾粒图;
3)利用两个共聚焦显微镜同时获取同一单颗雾粒的侧视图和俯视图;
4)将步骤3)中该单颗雾粒的侧视图根据其与工件表面的接触角θ1和θ2以及高度h,据此将磨削雾滴图解析为两个椭圆合成,并得到相应的椭圆方程;将该单颗雾粒的俯视图解析为两个相切的椭圆合成,并得到相应的椭圆方程;
5)将步骤4)的信息送入计算机,得到磨削雾滴形态轮廓的三维方程式;
6)计算机根据共聚焦显微镜的显示得到单颗雾滴的坐标,形成一个数据矩阵,经过数据重组后可以模拟出雾滴的形态,计算出雾滴的粒径大小。
8.如权利要求7所述的测量方法,其特征是,所述步骤4)中,根据接触角θ1和θ2,高h,解析为由椭圆E1C和椭圆E2C合成的,以椭圆E2C的圆心O2建立直角坐标系,两个椭圆在y轴的B点相切,椭圆E1C水平方向到y轴的距离AD=l1,椭圆E2C水平方向到y轴的距离CD=l2,椭圆E1C的圆心O1和椭圆E2C圆心O2间距离O1O2=y0,假设此平面为XOY面,则椭圆E1C和椭圆E2C的解析方程为:其中:椭圆E1C的短半轴为a1C,长半轴为b1C,AD=l1,θ1、θ2为雾滴接触角,BD=h为雾滴的高度,椭圆E2C长半轴为a2C,短半轴为b2C,CD=l2;
磨削雾滴俯视图的轮廓解析为由椭圆E1F和椭圆E2F合成的,它们的中心均在D点,并以此建立直角坐标系,两个椭圆在y轴正半轴的M点和y轴负半轴的N点相切,椭圆E1F与x轴交点到原心D的距离AD=l1,椭圆E2F与x轴交点到原心D的距离CD=l2,l1+l2=d1,MN=d2,则椭圆E1F和椭圆E2F的解析方程为:其中:AD=l1为椭圆E1F的短半轴,CD=l2为椭圆E2F的长半轴,MN=d2既是椭圆E1F的长轴也是椭圆E2F的短轴,MD=d2/2既是椭圆E1F的长半轴也是椭圆E2F的短半轴。
9.如权利要求8所述的测量方法,其特征是,所述步骤5)中,单颗雾滴的三维形态轮廓中三维结构分为两部分E1(AMBNA)和E2(CMBNC)z=0时求得:a1=a1C,b1=b1C
y=y0+b1-h时求得:
同理
其中:a1、b1、c1为三维结构E1(AMBNA)短半轴,a2、b2、c2为三维结构E2(CMBNC)短半轴,BD=h,O1O2=y0,椭圆E1C的长半轴为BO1=b1C,短半轴为a1C,椭圆E2C的长半轴为a2C,短半轴为BO2=b2C,椭圆E1F的长半轴为MD=d/2,短半轴为AD=l1,椭圆E2F的长半轴为CD=l2,短半轴为MD=d/2;
雾滴的上表面积A为:
雾滴覆盖面积A'为:
雾滴的总表面积S为:
S=A+A′
假定喷雾由具有同一直径即索太尔直径dSMD的微粒组成,同时要求微粒的总表面积和总体积都与实际喷射的油雾相同,即:上式中,N为喷雾微粒总数,Ni为直径为di的微粒数;
根据定义求得索太尔平均直径dSMD:
其中雾滴的V和S均通过上述公式计算求得。