广州路灯车,  广州路灯车出租,  广州路灯车租赁    机械合金化过程中的磨球所受力主要为正向接触力和法向摩擦力，   决定其力大小的参数即为磨球的法向刚度和摩擦系数。仿真建模过程中的参数设置是仿真模拟准确性高低的核心所在，第三章建模时磨球的法向刚度等相关参数是根据前研究者相关的研究数据选定，拟通过实验方法来进行对磨球的法向刚度选取进行初步探讨，来分析实验的可行性。实验将使用高速相机拍摄磨球碰撞时的变形情况，由于钢球的变形十分的小，因此将采用弹性较大的橡胶球来进行实验研究，并与其理论计算值比较。

      1实验方案设计,   振动磨中的磨球运动主要是抛落和泻落两种运动，抛落运动是磨球脱离磨筒时做类似于抛物线的运动，泻落则是磨球贴在磨筒上通过重力或其他外力下滑的运动。磨球的抛落运动是振动磨正常工作时的主要运动。磨球所受的力主要来自于磨球与磨球碰撞、磨球与磨筒的碰撞，其碰撞过程。磨球的质量为m，磨球与磨球碰撞或磨球与磨筒碰撞的变形量，其中大小与碰撞过程中磨球所受到的碰撞力有关，磨球的碰撞力越大则变形量越大。进行机械合金化的粉末在受到强烈冲击并吸收能量时，金属粉末即开始发生相变反应，因此，一般来说磨球的变形量越大越有利于机械合金化的发生。磨球在运动过程中所受到的碰撞力有法向接触力和切向摩擦力，这两个力又主要与磨球的法向刚度和摩擦系数相关，这些参数可通过实验和理论计算获取。以下为法向刚度的计算原理。（1）理论计算,  Hertz接触模型是典型的碰撞接触模型，该模型定义了两个接触物体的法向刚度nk和切向刚度sk，理论计算公式为：nnnUkF  其中：nF——法向作用力；nU——法向位移量（颗粒变形量）；R——有效半径；E——有效弹性模量；——有效泊松比。其中：1R、2R——颗粒1、2半径；1E、2E——颗粒1、2弹性模量；1、2——颗粒1、2泊松比。上述公式是指磨球与磨球碰撞时磨球的法向刚度及切向刚度，若是磨球与磨筒碰撞，则只需取磨球的参数值计算其刚度即可。（2）实验计算,  根据接触刚度模型分析磨球与磨球、磨球与磨筒之间的相互碰撞，可以将接触情况视为长为21RR、宽为L的矩形截面弹性梁。由于碰撞过程中的变形量十分小，与半径相比可以忽略不计，因此RxRL-21，其中1R、2R分别53是两个磨球的半径，x为变形量。模拟的弹性梁的横截面积则为2LA。假设该弹性梁的一端是固定，而另一端是自由状态，那么在自由状态的一端施加以力F或速度v，而弹性梁被压缩x，则有：LxEAFc（5-5）其中：cE——弹性模量。则该弹性梁的法向刚度可以表示为：LELAExFKccn.    而弹性梁的法向刚度也就是两磨球的接触刚度，因此单个磨球的法向刚度为：LEKkcn22n,  那么切向刚度则为：s/kns,  实验将进行分别拍摄：（1）磨球静止状态下被放置重物施加压力时发生变形的情况；（2）磨球从空中落下发生自由落体时发生的变形情况。这两组拍摄均是单个磨球的受力与运动，因此可以将磨球与桌面视为弹性梁，以运用上述公式来计算磨球的法向、切向刚度。本实验将对硬度较小的橡胶球代替硬度很大的钢球进行变形拍摄观察。最后，由于实验条件较为简单，无法观察实际研究制作中的振动磨工作情况，因此取一大小与振动磨磨筒大小基本相同的塑料小桶作为实验器材放置于振动台上，将钢球装于小桶中，启动振动台振动小筒，观察磨球的振动情况。

     2实验设备,    本实验将采用PCO.1200s型高速相机进行拍摄。PCO.1200s高速相机是由世界上著名的专业生产高速相机、超高速相机和高性能相机的德国PCO公司生产，世界上众多的著名科研机构、工业、大学、军事单位都在使用该公司的产品。该款高速相机由外观紧凑的摄像头和外置的智能型电源组成，具有坚固的设计和超高感光度，适合于各种需要考虑环境条件的应用。与相机配套的是控制拍摄的软件系统，它可以控制相机的拍摄、录制以及回放图像等功能；同时可以通过软件系统的触发器来控制触发相机开始进行拍摄任务，实现智能化的操作。高速相机除配有电源连接线、电源控制盒电源线外，相机给电脑的数据传输可以使用USB数据线或千兆网线完成。与该型号高速相机相配套的是其本身自带的拍摄记录软件，图像显示分为彩色界面和黑白界面。相机的曝光时间有软件中的相机图标控制，而光圈和焦距则由相机的镜头调节，其中相机的镜头可拆装置换，方便了镜头的保存。该软件可以进行实时观察拍摄情况，并可将图象序列以avi或连续图像的格式导出，方便于后续的整理与分析。

      高速相机拍摄后的图片将直接存储于计算机中，接下来便可对图片进行分析。图像分析将采用MediaCybernetics公司研制的Image-Pro图像处理分析软件。该软件是一款具有强大功能的2D和3D图像处理、增强和分析软件，它支持图像采集、增强、标定，可对彩色图像进行处理、计数、测量、分析以及图像标注，会完成图像数据库、报表生成器、宏纪录等。Image-Pro为图像生成设备、图像分析控制和自动化提供了先进，操作简便的解决方法。它为研究人员、科学家、实验室技术人员、工程师和质量保证及研究等专家而设计，给出更简便、更迅速及更准确的方法以再现、收集、分析图像中的细节。将高速相机拍摄的视频导入该软件后，首先要通过SequencerToolbar窗口截取用于分析的有效视频段；然后用线段对所要测量的对象进行图像标定，标定完毕后在测量菜单下打开空间校准窗口进行图片与实际的空间校准，即要进行单位换算，把图像上面的像素单位换算成真实的单位。最后在测量菜单中打开对象跟踪的窗口，在图像序列中选择要跟踪的区域，用AOI按钮画一个跟踪区域，添加相关性跟踪，软件即会自动跟踪跟踪点的移动，自动画出移动轨迹曲线。相关性跟踪的测量参数可以根据自己的需求选择，如：位移、速度、加速度等。跟踪完毕后可以直接得到所需要的曲线图，也可将得到的数据导出，以便于后续的其他研究分析。5.2.3实验系统除了主要的拍摄设备高速相机以外，还需要橡胶球、新闻灯、电子秤、重物、振动台、钢球、塑料桶、控制箱等设备，同时需要计算机将所拍摄的图片记录便于进行分析。首先要将高速相机与计算机用USB数据线连接好，将其他实验物品放于拍摄位置，然后打开相机后进行调试至最清晰的拍摄画面，在曝光时间短而光线不足的情况下可以通过新闻灯进行补光来提高清晰度。如图5-6即是实验系统的相关安装连接图，小球受重物挤压以及自由落体的实验均将在振动台台面上操作，后文将振动台台面简称为桌面。振动台上安装有四个电机，分别两两成对，可进行水平方向和垂直方向的振动。振动台可以通过旋转电机安装角度来改变振动台的振动角度。

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       磨球变形实验首先对静止的磨球施加重物使其变形。考虑到给球体顶端施加重物会使球体滚动，因此选择带有孔的重物，重物的质量通过电子秤测得。再将重物撤离使磨球恢复原形，通过对比观察磨球变形。磨球的变形十分微小，测量其变形量具有一定难度，因此可以进行自由落体运动观察磨球变形，在两者间选择较为容易测量变形量的方法。速相振动台高机主机高速相机控制盒新闻灯控制箱57图5-8所表示的是磨球通过自由落体下降与桌面接触瞬间的变形情况。为了拍摄到较为明显的接触变形情况，相机的曝光时间设置为0.2ms。于曝光时间较短，所需要的光线条件较为严格，但是实验室内所提供的光线较弱，因此拍摄得到的图片不是十分清晰。明显的展现了磨球与桌面接触、碰撞变形、恢复过程，且磨球的变形量十分明显，因此与磨球静止状态受压力变形相比，自由落体状态下更为适合测量。其中图中左边的磨球是为了捕捉光线放置。将相机拍摄的视频导入Image-Pro图像处理软件中，提取磨球与桌面速度与位移。磨球与桌面第一次碰撞前后的速度变化图，图中的x轴表示的是每帧图片所对应的时间，y轴所表示的是磨球在每时刻的相对速度，其速度值是放大104倍后的值。图中的曲线是磨球与桌面碰撞过程前后的速度变化，其曲线过程与理论上磨球做自由落体过程中的速度变化相符合，速度值也是符合动能定理和动量守恒定律。要计算磨球的法向刚度，主要提取的数据是磨球与桌面挤压变形瞬间，以及其前后的两个瞬间的数据，即磨球与桌面接触瞬间。由于高速相机最大存储帧数有限，因此只拍摄到三次磨球与桌面碰撞的过程，现分别提取三次碰撞前后的速度和相对位移。根据磨球的刚度计算方法，使用电子秤称的实验所用橡胶球质量为0.05kg，结合通过软件分析得到的速度与位移，大致计算得到橡胶球在自由落体过程中与桌面碰撞的法向刚度大约为5108.1N/m。查阅相关资料得到橡胶球的弹性模量为7.84MPa，泊松比为0.47，参考在实验中磨球变形量，计算磨球的法向刚度，得到其理论值大约为5101.1N/m。对比两种方法计算得到的法向刚度，两个值数量级相同但存在着数值误差，这可能是在磨球与桌面碰撞一次过程中提取数据较少，造成其速度、位移有较大误差；同时，较为合理的是安装力传感器，记录力的变化进行计算，提高准确度。但其对比两数值，其数量级相同，因此通过实验计算法向刚度的方法是可行的，但要尽可能增加碰撞过程中的图片数量，以增加数据。

    2磨球振动实验,   将114个6mm、57个10mm的钢球放入直径为80mm、长为100mm的圆柱塑料小桶中，固定放置于振动台面上，启动振动台，通过调节电机的安装角度以及控制箱中电机的转速控制等来选择合适的振动方式、振动频率以及幅值等相关振动条件，用高速相机拍摄小桶中磨球的振动形态。为了降低光线要求，相机的曝光时间设置为10ms。钢球在振动试验台振动条件下的运动状态，由于振动试验台只有四个方向的电机无法实现小桶的六自由度运动，因此通过相机拍摄所得到的图片不能明显的展示出磨球的运动过程以及相互之间的碰撞，但也能大致的看出磨球的振动。磨球与磨球之间的碰撞是振动过程中的主要运动，也正是这种碰撞促使着机械合金化的发生。

     主要使用pco.1200s高速相机拍摄橡胶球在静止状态下受到重物压力变形情况和橡胶球自由落体与桌面碰撞的变形情况，对比两种实验拍摄结果选择自由落体方式分析其变形，提取碰撞前后的速度和位移根据公式计算出橡胶球的法向刚度，并计算了理论值，对比两个数值发现具有较大误差但是数量级相同，因此实验计算法向刚度的方法可行，但要增加数据点并安装力传感器来提高计算准确度。

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