本發(fā)明涉及顆粒表面黏附能測(cè)量技術(shù)，尤其涉及一種基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在材料科學(xué)、化學(xué)工程、制藥工程等領(lǐng)域，顆粒表面黏附能對(duì)于理解顆粒表面性質(zhì)、優(yōu)化生產(chǎn)流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量具有十分重大的意義。然而顆粒表面黏附能的測(cè)量是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，因?yàn)樗婕暗筋w粒的物理化學(xué)性質(zhì)、顆粒形狀、尺寸分布以及外部環(huán)境等多個(gè)因素。

2、隨著技術(shù)的發(fā)展，顆粒表面黏附能的測(cè)量方法也在不斷發(fā)展，常見(jiàn)的測(cè)量方法包括原子力顯微鏡法(afm)、電場(chǎng)分離法、碰撞法等。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的研究場(chǎng)景。afm雖然能提供精確的表面形貌和黏附能數(shù)據(jù)，但是只能測(cè)量單個(gè)顆粒的粘附力，測(cè)量耗時(shí)較長(zhǎng)且設(shè)備成本過(guò)于昂貴。電場(chǎng)分離法通過(guò)利用電場(chǎng)使顆粒與基材分離來(lái)表征顆粒表面黏附能，然而這種技術(shù)手段的目標(biāo)只局限于導(dǎo)電顆粒。碰撞法通過(guò)載樣臺(tái)與基座的撞擊使振動(dòng)力與粘附力平衡，但是碰撞效果重復(fù)性不高，撞擊時(shí)間測(cè)量精度不夠。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)手段通常只適用于特定的測(cè)量環(huán)境或者實(shí)驗(yàn)，且時(shí)間成本過(guò)高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種時(shí)間成本低、適用范圍廣的基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置，包括載樣臺(tái)、底座、透明罩、底盤(pán)、第一同步帶輪、軸承、基板、緊固軸、第二同步帶輪、帶鍵槽軸、聯(lián)軸器、電機(jī)和同步帶，所述載樣臺(tái)連接在所述底座上，所述底座可沿底盤(pán)徑向滑動(dòng)，所述透明罩罩在所述底盤(pán)上，所述第一同步帶輪連接在所述底盤(pán)下方，所述軸承一端連接第一同步帶輪，另一端固定在所述基板上，所述帶鍵槽軸固定在所述基板上，所述緊固軸套接在所述帶鍵槽軸外，所述第二同步帶輪套接在所述緊固軸外，所述電機(jī)通過(guò)所述聯(lián)軸器連接所述帶鍵槽軸，所述第一同步帶輪和所述第二同步帶輪通過(guò)同步帶連接，所述第一同步帶輪半徑小于所述第二同步帶半徑。

4、進(jìn)一步的，所述載樣臺(tái)為橫板和豎板形成的l型，所述橫板上設(shè)有通孔，所述橫板通過(guò)螺釘穿過(guò)橫板上的通孔固定在所述底座上。

5、進(jìn)一步的，所述底座中間鏤空，所述底盤(pán)的上表面徑向上設(shè)有t型凸起，所述底座套在所述t型凸起外并可沿所述t型凸起滑動(dòng)，所述底座側(cè)面設(shè)有通孔，使用時(shí)通過(guò)螺釘穿入通孔將底座止動(dòng)固定。

6、進(jìn)一步的，所述透明罩底邊外周設(shè)有若干通孔，所述透明罩通過(guò)螺釘穿過(guò)所述通孔固定在所述底盤(pán)上。

7、進(jìn)一步的，所述軸承為交叉滾子軸承。

8、進(jìn)一步的，所述基板上表面設(shè)有環(huán)形凸起且配有沉頭孔，所述軸承內(nèi)圈通過(guò)沉頭孔與基板相連接。所述基板上表面還設(shè)有通孔，所述帶鍵槽軸插入所述通孔中。

9、一種基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量系統(tǒng)，包括：

10、上述的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置；

11、氣動(dòng)分散裝置，用于在實(shí)驗(yàn)前將目標(biāo)顆粒隨機(jī)均勻的分散在離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置的載樣臺(tái)上；

12、相機(jī)，用于拍攝實(shí)驗(yàn)前載樣臺(tái)上的顆粒照片p1，以及電機(jī)打開(kāi)并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)后，載樣臺(tái)上的顆粒照片p2；

13、計(jì)算機(jī)分析和計(jì)算裝置，用于根據(jù)顆粒照片p1和p2分析得到掉落目標(biāo)顆粒的臨界直徑d，并根據(jù)臨界直徑d按照下式計(jì)算得到目標(biāo)顆粒的表面黏附能：

14、

15、式中，γ為目標(biāo)顆粒的表面黏附能，ρ為目標(biāo)顆粒密度，rx為離心半徑，ω1、ω2分別為第一同步帶輪、第二同步帶輪9角速度，n1、n2分別為第一同步帶輪、第二同步帶輪齒數(shù)。

16、進(jìn)一步的，所述計(jì)算機(jī)分析和計(jì)算裝置具體包括：

17、照片分析模塊，用于根據(jù)顆粒照片p1和p2獲取掉落顆粒中粒徑最小顆粒直徑d2，以及p2中粒徑最大顆粒的直徑d1，并根據(jù)下式計(jì)算得到顆粒掉落的臨界直徑d；

18、

19、表面黏附能計(jì)算模塊，用于根據(jù)臨界直徑d按照下式計(jì)算得到目標(biāo)顆粒的表面黏附能：

20、

21、一種基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量方法，包括：

22、將目標(biāo)顆粒隨機(jī)均勻的分散在離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置的載樣臺(tái)上，并拍攝載樣臺(tái)上的顆粒照片p1；

23、電機(jī)打開(kāi)并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)后，拍攝載樣臺(tái)上的顆粒照片p2；

24、根據(jù)顆粒照片p1和p2分析得到掉落目標(biāo)顆粒的臨界直徑d，并根據(jù)臨界直徑d按照下式計(jì)算得到目標(biāo)顆粒的表面黏附能：

25、

26、式中，γ為目標(biāo)顆粒的表面黏附能，ρ為目標(biāo)顆粒密度，rx為離心半徑，ω1、ω2分別為第一同步帶輪、第二同步帶輪的角速度，n1、n2分別為第一同步帶輪、第二同步帶輪齒數(shù)。

27、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：本發(fā)明針對(duì)一種顆?？蛇M(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)或者一次性測(cè)量多種顆粒的表面黏附能，極大的減小了實(shí)驗(yàn)的工作量，降低了時(shí)間成本，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性；本發(fā)明使用的同步傳動(dòng)裝置利用大同步帶輪帶動(dòng)小同步帶輪增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)所需的旋轉(zhuǎn)效果，從而降低了實(shí)驗(yàn)對(duì)硬件的要求。底座與t型凸起的滑動(dòng)固定使得可以設(shè)置為任意離心半徑，增加了本發(fā)明的靈活性。

技術(shù)特征：

1.一種基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置，其特征在于：包括載樣臺(tái)(1)、底座(2)、透明罩(3)、底盤(pán)(4)、第一同步帶輪(5)、軸承(6)、基板(7)、緊固軸(8)、第二同步帶輪(9)、帶鍵槽軸(10)、聯(lián)軸器(11)、電機(jī)(12)和同步帶，所述載樣臺(tái)(1)連接在所述底座(2)上，所述底座(2)可沿底盤(pán)(4)徑向滑動(dòng)，所述透明罩(3)罩在所述底盤(pán)(4)上，所述第一同步帶輪(5)連接在所述底盤(pán)(4)下方，所述軸承(6)一端連接第一同步帶輪(5)，另一端固定在所述基板(7)上，所述帶鍵槽軸(10)固定在所述基板(7)上，所述緊固軸(8)套接在所述帶鍵槽軸(10)外，所述第二同步帶輪(9)套接在所述緊固軸(8)外，所述電機(jī)(12)通過(guò)所述聯(lián)軸器(11)連接所述帶鍵槽軸(10)，所述第一同步帶輪(5)和所述第二同步帶輪(9)通過(guò)同步帶連接，所述第一同步帶輪(5)半徑小于所述第二同步帶輪(9)半徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置，其特征在于：所述載樣臺(tái)(1)為橫板和豎板形成的l型，所述橫板上設(shè)有通孔，所述橫板通過(guò)螺釘穿過(guò)橫板上的通孔固定在所述底座(2)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置，其特征在于，所述底座(2)中間鏤空，所述底盤(pán)(4)的上表面徑向上設(shè)有t型凸起(13)，所述底座(2)套在所述t型凸起(13)外并可沿所述t型凸起滑動(dòng)，所述底座(2)側(cè)面設(shè)有通孔，使用時(shí)通過(guò)螺釘穿入通孔將底座(2)止動(dòng)固定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置，其特征在于：所述透明罩(3)底邊外周設(shè)有若干通孔，所述透明罩(3)通過(guò)螺釘穿過(guò)所述通孔固定在所述底盤(pán)(4)上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置，其特征在于，所述基板(7)上表面設(shè)有環(huán)形凸起且配有沉頭孔，所述軸承(6)內(nèi)圈通過(guò)沉頭孔與基板(7)相連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置，其特征在于，所述基板(7)上表面設(shè)有通孔，所述帶鍵槽軸(10)插入所述通孔中。

7.一種基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)分析和計(jì)算裝置具體包括：

9.一種基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量方法，其特征在于，方法基于權(quán)利要求1所述的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置，方法具體包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于同步帶傳動(dòng)的離心式顆粒表面黏附能測(cè)量裝置，包括載樣臺(tái)、底座、透明罩、底盤(pán)、第一同步帶輪、軸承、基板、緊固軸、第二同步帶輪、帶鍵槽軸、聯(lián)軸器、電機(jī)和同步帶，所述載樣臺(tái)連接在所述底座上，所述底座可沿底盤(pán)徑向滑動(dòng)，所述透明罩罩在所述底盤(pán)上，所述第一同步帶輪連接在所述底盤(pán)下方，所述軸承一端連接第一同步帶輪，另一端固定在所述基板上，所述帶鍵槽軸固定在所述基板上，所述緊固軸套接在所述帶鍵槽軸外，第二同步帶輪套接在所述緊固軸外，所述電機(jī)通過(guò)所述聯(lián)軸器連接所述帶鍵槽軸，第一同步帶輪和第二同步帶輪通過(guò)同步帶連接，第一同步帶輪半徑小于第二同步帶半徑。本發(fā)明時(shí)間成本低、適用范圍廣。

技術(shù)研發(fā)人員：南文光,劉中旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2