液中的杂质。
[005引所述步骤做中进行对比是指将喷油口到工件喷点的距离A、喷油角度a、喷油 流量q、喷油流速V等参数改变的条件下工件冷却时的温度变化绘制成曲线进行比较。 [0054] 具体的，本发明的流程图如图6所示。下面W发明人自行设计的一个获取工件在 不同喷油角度下冷却性能的测试试验台为例，具体说明本发明方法，但本发明的保护范围 不限于下述实例：
[0化5]步骤（1);利用平面S自由度机构实现喷油角度与距离调节；
[0056] 利用平面S自由度机构调节喷油口与工件喷点沿X方向的水平距离1和沿y方向 的竖直距离h，控制喷油口到工件喷点的距离A为600mm;沿A轴转动喷油口依次调节喷油 角度a为 30。、45°、60°。
[0化7]步骤（2):通过改变压力与孔径调节喷油流量与速度；
[005引利用伯努利方程找到喷油出口压力与速度的关系W控制出口速度。
[0059]
[0060] 式中P为油液压强；V为油液流速；P为润滑油密度；g为重力加速度；h为油液高 度；C为常量。由于润滑油从油累喷出的过程中喷油口与油累高度差较小，所W喷油过程可 视为润滑油在管路中的等高流动，伯努利方程可化为，
[0061]
[00创式中Pi为润滑油初始压力，0.3lMPa;v1为初始速度，Om/s;p2为喷油出口压力，OMPa;V2为出口速度；P为润滑油密度，890Kg/m3。计算得出喷油出口速度为26. 39m/s。
[0063] 通过流量与出口面积、速度的关系控制流量，即按照公式q=S，v计算油液流量， 式中q为流量；S为出口面积；喷油口半径r= 0. 5mm，出口面积s= 31 ?r2;v=V2,计算得 流量为 20. 72ml/s。
[0064] 步骤（3);均匀加热工件至预定温度，放入隔热套并固定于试验台；
[00化]布置温度传感器于工件底面，将贴有温度传感器的工件放到水浴池中加热，工件 贴有温度传感器的面向上，在水浴池中放置支架，避免液面没过工件表面的传感器；加热到 50°C后，用工具错夹持工件放入隔热套中固定在试验台上。
[0066] 步骤（4):用温度传感器测量工件在不同喷油参数下温度随时间的变化；
[0067]接通喷油箱电源开始喷油，初始条件为：室温TO为20°C、润滑油温度T1为20°C、 工件加热温度T为50°C、喷油口到工件喷点距离A为600mm、喷油速度V为26. 39m/s、喷油 流量q为20. 72ml/s、工件喷点位置不变，测量喷油角度a为30。、45°、60°时工件表面 温度随时间变化的值，每10s记录一次数据，记录总时间为lOmin，各喷油角度进行多组试 验。
[0068] 步骤（5);利用废液回收装置对喷出的润滑油进行回收再利用；
[0069] 将废液回收装置抽油累抽油管用滤网包好，放入油槽中，回油管放入喷油箱中，打 开抽油累电源，进行油液回收。
[0070] 步骤化）；对比各喷油参数下工件的温度变化，得到不同喷油角度下工件的冷却 性能。
[0071] 将不同喷油角度下各组试验数据进行处理，每个喷油角度下的多组数据取平均 值，各数据平均值如下各表所示；然后将各喷油角度下温度变化绘制成曲线进行对比，曲线 图如图5所示。
[0072] 表1喷油角度为30。时工件表面温度值
[0073]
[0074] 表2喷油角度为45。时工件表面温度值
[0075]
[0077] 表3喷油角度为60。时工件表面温度值 [007引
[0080] 对比不同喷油角度下工件温度变化曲线，得出结论；保持喷油口到喷点距离入、 喷油流量q、喷油流速V不变的条件下，随着喷油角度减小，工件表面温度降低的速率加快， 工件的冷却性能提高。
[0081] 总之，本发明针对获取工件在不同喷油参数下冷却性能问题，综合考虑影响工件 冷却性能的物理参数，利用平面S自由度机构对喷油参数进行调节，实现了任意喷油角度 和距离参数控制，利用伯努利方程找到喷油出口压力与速度的关系实现了喷油出口速度控 审IJ，根据流量与出口面积、速度的关系实现了油液流量控制，得到了不同喷油参数下工件冷 却时的温度变化的数据，提供了一种简便、较精确的喷油参数改变情况下工件冷却性能的 测试方法，有效降低了获取工件在不同喷油参数下冷却性能的难度和成本。
【主权项】
1. 一种用于获取工件在不同喷油参数下冷却性能的测试方法，其特征在于，该方法步 骤如下： 步骤（1)、利用平面三自由度机构实现喷油角度与距离调节； 步骤（2)、通过改变压力与孔径调节喷油流量与速度； 步骤（3)、均匀加热工件至预定温度，放入隔热套并固定于试验台； 步骤（4)、用温度传感器测量工件在不同喷油参数下温度随时间的变化； 步骤（5)、利用废液回收装置对喷出的润滑油进行回收再利用； 步骤（6)、对比各喷油参数下工件的温度变化，得到不同喷油参数下工件的冷却性能。2. 根据权利要求1所述的用于获取工件在不同喷油参数下冷却性能的测试方法，其特 征在于：所述步骤（1)中的平面三自由度机构能够实现沿x、y轴移动及A轴转动，x轴为水 平移动方向，y轴为垂直于x轴的竖直方向，A轴的旋转轴线垂直于y轴，具体的，x轴的移 动利用滑块在平板上的凹槽中的移动来实现，y轴的竖直杆位于x轴的滑块上，y轴上的移 动利用y轴的竖直杆上的滑块实现，A轴的支杆与y轴的竖直杆上的滑块连接。3. 根据权利要求1所述的用于获取工件在不同喷油参数下冷却性能的测试方法，其特 征在于：所述步骤（1)中的喷油角度与距离调节方法是：通过调节喷油口与工件喷点沿x 方向的水平距离1和沿y方向的竖直距离h，控制喷油口到工件喷点的距离A;沿A轴转动 喷油口调节喷油角度a。4. 根据权利要求1所述的用于获取工件在不同喷油参数下冷却性能的测试方法，其 特征在于：所述步骤（2)中利用伯努利方程找到喷油出口压力与速度的关系以控制出口速 度，式中P为油液压强；v为油液流速；P为润滑油密度；g为重力加速度；h为油液高度； C为常量。5. 根据权利要求1所述的用于获取工件在不同喷油参数下冷却性能的测试方法，其特 征在于：所述步骤（2)中的流量调节方式是通过流量与出口面积、速度的关系控制流量，即 按照公式q=s?v计算油液流量，式中q为流量；s为出口面积。6. 根据权利要求1所述的用于获取工件在不同喷油参数下冷却性能的测试方法，其特 征在于：所述步骤（3)中的加热方式为水浴加热，水浴加热的优点在于温度可控且加热后 工件内部温度分布均匀。7. 根据权利要求1所述的用于获取工件在不同喷油参数下冷却性能的测试方法，其特 征在于：所述步骤（3)中隔热套材料为泡沫板，隔离工件与试验台，减少热量损耗，隔热效 果好，并且能够排除其他因素的影响。8. 根据权利要求1所述的用于获取工件在不同喷油参数下冷却性能的测试方法，其 特征在于：所述步骤（4)中的传感器在试件上的布置位置是工件底面，且位于工件喷点的 正下方，避免喷油过程中油液接触传感器，减小实验误差，传感器位置在工件底面的中心位 置。9. 根据权利要求1所述的用于获取工件在不同喷油参数下冷却性能的测试方法，其特 征在于：所述步骤（4)中的测量是指：室温T0、润滑油温度T1、工件加热温度T、喷点位置不 变的情况下，测量不同喷油口到喷点距离A、喷油角度a、喷油流量q、喷油流速v条件下工 件温度随时间变化的值。10. 根据权利要求1所述的用于获取工件在不同喷油参数下冷却性能的测试方法，其 特征在于：所述步骤（5)中的废液回收装置的收集方法是在试验台底部设置油槽，并倾斜 一定角度使油液集中，在试验台上放置防护罩防止油液飞溅，将小型抽油泵抽油管放入油 槽中，回油管放入喷油泵，进行油液回收，油槽在工件底面下方的四周，以及防护罩在工件 底面侧方的四周。11. 根据权利要求1所述的用于获取工件在不同喷油参数下冷却性能的测试方法，其 特征在于：所述步骤（5)中的废液回收装置的过滤方法是在小型抽油泵抽油管口包裹滤 网，过滤废液中的杂质。12. 根据权利要求1所述的用于获取工件在不同喷油参数下冷却性能的测试方法，其 特征在于：所述步骤（6)中进行对比是指将喷油口到工件喷点的距离X、喷油角度a、喷油 流量q、喷油流速v等参数改变的条件下工件冷却时的温度变化绘制成曲线进行比较。
【专利摘要】本发明提供了一种用于获取工件在不同喷油参数下冷却性能的测试方法，该方法的步骤为：(1)利用平面三自由度机构实现喷油角度与距离调节；(2)通过改变压力与孔径调节喷油流量与速度；(3)均匀加热工件至预定温度，放入隔热套并固定于试验台；(4)用温度传感器测量工件在不同喷油参数下温度随时间的变化；(5)利用废液回收装置对喷出的润滑油进行回收再利用；(6)对比各喷油参数下工件的温度变化，得到不同喷油参数下工件的冷却性能。本发明综合考虑影响工件冷却性能的物理参数，通过控制变量，将喷油参数作为唯一变量，得到了不同喷油参数下工件的冷却性能，有效降低了获取工件在不同喷油参数下冷却性能的难度和成本。
【IPC分类】G01N25/20
【公开号】CN104950010
【申请号】CN201510163061
【发明人】王延忠, 牛文韬, 魏松, 张祖智, 戈红霞, 吕庆军, 宋贯华, 唐文
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年4月8日