[发明专利]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

权利要求书

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；不同测温试件(6)中，热电偶与测温试件(6)顶面之间的距离相等，热电偶在测温试件(6)宽度方向上所处的位置不同；

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；

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，q_wⁱ为测温试件的热流密度；κ_w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，q_tⁱ为磨削区的总热流密度；l_cⁱ为位置i磨削区的平均接触弧长；d_sⁱ为位置i的砂轮平均直径；a_p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：

e_ch＝ρ_wc_wT_mp………………………………………(5)

式中：q_chⁱ为传入砂轮磨屑的热流；e_ch为试件材料的磨屑能量上限；a_p为磨削深度；v_w为砂轮的进给速度；l_cⁱ为位置i处磨削区的平均接触弧长；ρ_w为试件材料的密度；c_w为试件材料的比热容；T_mp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：q_sⁱ为传入砂轮磨粒的热流；h_sⁱ为传入磨粒的热量传导因子；T_wⁱ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；h_wⁱ为传入试件的热量传导因子；R_wsⁱ是传入试件的磨削热占传入试件和砂轮总磨削热的比率；β_w为试件材料的导热特性参数；v_w为砂轮的进给速度；C_f为常数；v_sⁱ为位置i处砂轮的平均线速度；l_cⁱ为位置i处磨削区的平均接触弧长；κ_w为测温试件的导热系数；ρ_w为试件材料的密度；c_w为试件材料的比热容；κ_g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；q_tⁱ为磨削区的总热流密度；q_wⁱ为测温试件的热流密度；q_sⁱ为传入砂轮磨粒的热流；q_chⁱ为传入砂轮磨屑的热流；T_wⁱ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。