1.一种模拟叶轮叶片与颗粒碰撞的试验台,包括底板(19);其特征在于:所述底板上通过升降机构定位一发射颗粒的颗粒承载释放装置,颗粒承载释放装置的下方设置一用于与所发射的颗粒进行撞击的试样板旋转装置,另配置有对颗粒撞击情况进行摄影的高速摄像系统;
所述颗粒承载释放装置包括可水平滑动地定位在升降机构上且由气缸(13)驱动的气动滑台、固定在气动滑台上用于携带颗粒的圆筒(26)以及为气泵提供动力的气源;
所述试样板旋转装置包括由伺服电机驱动的蜗轮蜗杆传动机构、在蜗轮蜗杆传动机构带动下进行摆动的试样板(11)。
2.根据权利要求1所述的模拟叶轮叶片与颗粒碰撞的试验台,其特征在于:所述升降机构包括竖直固定在底板上的支撑座(20)、定位在支撑座上且可绕竖直轴线转动的丝杆(9)、与丝杆配合且可沿支撑座的板面竖直滑动的螺母滑块(10)以及驱动丝杆的步进电机(7)。
3.根据权利要求2所述的模拟叶轮叶片与颗粒碰撞的试验台,其特征在于:所述气动滑台包括水平安装在升降座(29)上的导轨(16)、安装在升降座上的气缸、可滑动地定位在导轨上的气动滑块,所述圆筒固定在气动滑块上。
4.根据权利要求3所述的模拟叶轮叶片与颗粒碰撞的试验台,其特征在于:所述高速摄像系统包括光源(22)、高速相机(23)以及围在试样板周边且与水平面成一定角度的反光镜组(17)。
5.根据权利要求4所述的模拟叶轮叶片与颗粒碰撞的试验台,其特征在于:所述气源通过气管连通气缸,气管上安装有控制用的电磁阀。
6.根据权利要求5所述的模拟叶轮叶片与颗粒碰撞的试验台,其特征在于:所述试样板通过T形杆(11)固定在蜗轮蜗杆传动机构的输出轴上。
7.根据权利要求6所述的模拟叶轮叶片与颗粒碰撞的试验台,其特征在于:所述输出轴水平布置。
8.根据权利要求7所述的模拟叶轮叶片与颗粒碰撞的试验台,其特征在于:所述高速相机镜头轴线与光源轴线垂直。
9.采用权利要求1所述的模拟叶轮叶片与颗粒碰撞的试验台模拟叶轮叶片与颗粒碰撞的试验方法,包括如下步骤:第一步:确定实验参数
主轴角速度ω、撞击角度γ、颗粒初速度v1、颗粒撞击速度v2、撞击点到主轴轴线的距离d;
第二步:详细计算所需参数,过程如下:
1)根据公式(1.1)计算颗粒下坠高度h;
2)根据公式(1.2)、(1.3)、(1.5)、(1.6)确定主轴启动时间t,正值为颗粒释放后ts启动主轴,负值为主轴启动后ts释放颗粒;其中t1为颗粒飞行时间,主轴转动时间t2,α为主轴转动角度,β为颗粒撞击速度与水平面的夹角;
α=γ‑β (0.4)
t=t1‑t2 (0.6)
3)根据公式(1.7)、(1.8)确定颗粒释放点与主轴中心水平距离x(限位块位置),颗粒释放点与主轴中心竖直距离H(滑台高度);
x=v1t1‑dcos(γ‑β) (0.7)
H=h+d sin(γ‑β) (0.8)
第三步:调整气源气压,试运行气动滑台,测得滑台从启动到碰撞停止所需时间t3;以电磁阀启动为零时刻,伺服电机启动为t4时刻;
t4=t+t3 (0.9)
第四步:根据计算结果设置好相应的距离、启动时间和主轴转速;
第五步:安放颗粒,调整高速摄像设备;启动试验台,颗粒加速释放在预定位置撞击试样板,完成实验;
第六步:记录实验过程,取下试样板作其他分析及收集颗粒。