[发明专利]一种拉簧式微小颗粒冲击实验装置

摘要

本发明涉及一种实验装置，具体涉及一种拉簧式微小颗粒冲击实验装置，属于冲蚀磨损技术领域。本发明可以发射单个颗粒冲击靶体表面，并使用高速摄像机捕捉颗粒的动态过程；能够有效的调节颗粒的冲击速度、冲击角度和方位角度，实现研究变量可控，最终得到冲击角度、方位角度、冲击速度等冲击参数对颗粒反弹行为和冲蚀凹坑的影响。实验发现：硬质角型颗粒的冲击角度和方位角度决定了冲击后颗粒反弹的旋转方向，包括前旋旋转和后旋旋转，旋转方向不同对应的冲蚀磨损机理不同；硬质角型颗粒的冲击速度决定了冲击后靶体表面所留下的凹坑大小，速度越大凹坑越大，造成的冲蚀磨损越严重，但冲击速度基本不影响凹坑的轮廓形状。

主权项

1.一种拉簧式微小颗粒冲击实验装置，其特征在于：包括颗粒弹射装置与高速成像装置，所述颗粒弹射装置包括实验台基座、释放机构、第一挡板、弹簧安置板、第二挡板、弹簧、滑块、颗粒托架、限位块、靶体、靶体固定板、矩形垫片、靶体螺栓、支架、支架螺钉、防护板螺钉、防护板、把手、锁紧螺钉、转动杆。所述实验台基座上设置有一个用于安装释放机构的滑槽且滑槽为T形结构，所述释放机构通过在滑槽内滑动实现滑块的定位与释放，所述弹簧安置板固定安装在第一挡板与第二挡板上端面，所述弹簧的一端与弹簧安置板下表面相连，另一端与滑块上表面相连，所述弹簧安置板中间设置有一个用于微小颗粒通过的矩形方孔，所述第一挡板、第二挡板均固定安装在实验台基座上且对称设置于滑块的两侧，所述第一挡板上设置有一个用于释放机构释放杆穿过的挡板定位孔，所述第一挡板与第二挡板相对内侧分别设置有一个与其固定连接的限位块且两个限位块对称设置，所述滑块的一个侧面与第一挡板的内侧面贴合，另一个侧面与第二挡板的内侧面贴合，所述滑块可在限位块下方、第一挡板与第二挡板之间上下运动。所述颗粒托架活动安装在滑块上端正中央设置的弧形凹槽内，所述颗粒托架可在弧形凹槽内转动，所述滑块的两个相对侧面上分别设置有一个用于向下移动滑块的把手，所述锁紧螺钉安装在第二通孔内，通过与第二通孔间的螺旋传动锁紧颗粒托架，所述转动杆穿过第一通孔与转动杆安装孔过盈配合并与第一通孔间隙配合，通过旋转转动杆实现颗粒托架在弧形凹槽内转动。所述颗粒托架用于放置实验用的微小颗粒，其中，实验用微小颗粒为等厚度的正方形硬质角型颗粒，当释放机构沿滑槽向外运动到脱离滑块的滑块定位孔时，颗粒托架上放置的微小颗粒随滑块一起向上运动，当滑块撞击到上方的限位块后从弹簧安置板的矩形方孔向上飞出冲击靶体下表面，所述颗粒托架的上端切口形状可根据微小颗粒形状的进行调整，所述靶体设置于滑块上方且通过矩形垫片与靶体螺栓固定安装在靶体固定板下端，所述靶体固定板通过支架螺钉安装在支架上，所述支架固定安装在实验台基座上，所述防护板通过三个防护板螺钉安装在支架上，用于防止微小颗粒向高速摄像机方向飞出时伤到实验人员或高速摄像机。所述高速成像装置包括高速摄像机、相机支架以及光源，所述高速摄像机放置于相机支架上，所述光源设置于不影响实验观察的位置，所述高速摄像机选用型号为HX‑7s的日本NAC高速摄像机，用于捕捉微小颗粒的运动轨迹。