基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置、系统及方法_同步带|带轮高性价比-宁波鄞州盖奇同步带轮有限公司

本发明公开了一种基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置，包括载样台、底座、透明罩、底盘、第一同步带轮、轴承、基板、紧固轴、第二同步带轮、带键槽轴、联轴器、电机和同步带，所述载样台连接在所述底座上，所述底座可沿底盘径向滑动，所述透明罩罩在所述底盘上，所述第一同步带轮连接在所述底盘下方，所述轴承一端连接第一同步带轮，另一端固定在所述基板上，所述带键槽轴固定在所述基板上，所述紧固轴套接在所述带键槽轴外，第二同步带轮套接在所述紧固轴外，所述电机通过所述联轴器连接所述带键槽轴，第一同步带轮和第二同步带轮通过同步带连接，第一同步带轮半径小于第二同步带半径。本发明时间成本低、适用范围广。

主权项：

1.一种基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置，其特征在于：包括载样台(1)、底座(2)、透明罩(3)、底盘(4)、第一同步带轮(5)、轴承(6)、基板(7)、紧固轴(8)、第二同步带轮(9)、带键槽轴(10)、联轴器(11)、电机(12)和同步带，所述载样台(1)连接在所述底座(2)上，所述底座(2)可沿底盘(4)径向滑动，所述透明罩(3)罩在所述底盘(4)上，所述第一同步带轮(5)连接在所述底盘(4)下方，所述轴承(6)一端连接第一同步带轮(5)，另一端固定在所述基板(7)上，所述带键槽轴(10)固定在所述基板(7)上，所述紧固轴(8)套接在所述带键槽轴(10)外，所述第二同步带轮(9)套接在所述紧固轴(8)外，所述电机(12)通过所述联轴器(11)连接所述带键槽轴(10)，所述第一同步带轮(5)和所述第二同步带轮(9)通过同步带连接，所述第一同步带轮(5)半径小于所述第二同步带轮(9)半径。

2.根据权利要求1所述的基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置，其特征在于：所述载样台(1)为横板和竖板形成的L型，所述横板上设有通孔，所述横板通过螺钉穿过横板上的通孔固定在所述底座(2)上。

3.根据权利要求1所述的基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置，其特征在于，所述底座(2)中间镂空，所述底盘(4)的上表面径向上设有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型凸起滑动，所述底座(2)侧面设有通孔，使用时通过螺钉穿入通孔将底座(2)止动固定。

4.根据权利要求1所述的基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置，其特征在于：所述透明罩(3)底边外周设有若干通孔，所述透明罩(3)通过螺钉穿过所述通孔固定在所述底盘(4)上。

5.根据权利要求1所述的基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置，其特征在于，所述基板(7)上表面设有环形凸起且配有沉头孔，所述轴承(6)内圈通过沉头孔与基板(7)相连接。

6.根据权利要求1所述的基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置，其特征在于，所述基板(7)上表面设有通孔，所述带键槽轴(10)插入所述通孔中。

7.一种基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量系统，其特征在于，包括：

权利要求1所述的离心式颗粒表面黏附能测量装置；

气动分散装置，用于在实验前将目标颗粒随机均匀的分散在离心式颗粒表面黏附能测量装置的载样台(1)上；

相机，用于拍摄实验前载样台(1)上的颗粒照片P1，以及电机(12)打开并经过一段时间的实验后，载样台(1)上的颗粒照片P2；

计算机分析和计算装置，用于根据颗粒照片P1和P2分析得到掉落目标颗粒的临界直径d，并根据临界直径d按照下式计算得到目标颗粒的表面黏附能：

式中，Γ为目标颗粒的表面黏附能，ρ为目标颗粒密度，Rx为离心半径，ω1、ω2分别为第一同步带轮(5)、第二同步带轮(9)的角速度，n1、n2分别为第一同步带轮(5)、第二同步带轮(9)齿数。

8.根据权利要求7所述的基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量系统，其特征在于，所述计算机分析和计算装置具体包括：

照片分析模块，用于根据颗粒照片P1和P2获取掉落颗粒中粒径最小颗粒直径d2，以及P2中粒径最大颗粒的直径d1，并根据下式计算得到颗粒掉落的临界直径d；

表面黏附能计算模块，用于根据临界直径d按照下式计算得到目标颗粒的表面黏附能：

9.一种基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量方法，其特征在于，方法基于权利要求1所述的离心式颗粒表面黏附能测量装置，方法具体包括：

将目标颗粒随机均匀的分散在所述离心式颗粒表面黏附能测量装置的载样台(1)上，并拍摄载样台(1)上的颗粒照片P1；

电机(12)打开并经过一段时间的实验后，拍摄载样台(1)上的颗粒照片P2；

根据颗粒照片P1和P2分析得到掉落目标颗粒的临界直径d，并根据临界直径d按照下式计算得到目标颗粒的表面黏附能：

基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及颗粒表面黏附能测量技术，尤其涉及一种基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置、系统及方法。

背景技术

在材料科学、化学工程、制药工程等领域，颗粒表面黏附能对于理解颗粒表面性质、优化生产流程、提高产品质量具有十分重大的意义。然而颗粒表面黏附能的测量是一个复杂的过程，因为它涉及到颗粒的物理化学性质、颗粒形状、尺寸分布以及外部环境等多个因素。

随着技术的发展，颗粒表面黏附能的测量方法也在不断发展，常见的测量方法包括原子力显微镜法(AFM)、电场分离法、碰撞法等。这些方法各有优缺点，适用于不同的研究场景。AFM虽然能提供精确的表面形貌和黏附能数据，但是只能测量单个颗粒的粘附力，测量耗时较长且设备成本过于昂贵。电场分离法通过利用电场使颗粒与基材分离来表征颗粒表面黏附能，然而这种技术手段的目标只局限于导电颗粒。碰撞法通过载样台与基座的撞击使振动力与粘附力平衡，但是碰撞效果重复性不高，撞击时间测量精度不够。因此，现有技术中的技术手段通常只适用于特定的测量环境或者实验，且时间成本过高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种时间成本低、适用范围广的基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置、系统及方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置，包括载样台、底座、透明罩、底盘、第一同步带轮、轴承、基板、紧固轴、第二同步带轮、带键槽轴、联轴器、电机和同步带，所述载样台连接在所述底座上，所述底座可沿底盘径向滑动，所述透明罩罩在所述底盘上，所述第一同步带轮连接在所述底盘下方，所述轴承一端连接第一同步带轮，另一端固定在所述基板上，所述带键槽轴固定在所述基板上，所述紧固轴套接在所述带键槽轴外，所述第二同步带轮套接在所述紧固轴外，所述电机通过所述联轴器连接所述带键槽轴，所述第一同步带轮和所述第二同步带轮通过同步带连接，所述第一同步带轮半径小于所述第二同步带半径。

进一步的，所述载样台为横板和竖板形成的L型，所述横板上设有通孔，所述横板通过螺钉穿过横板上的通孔固定在所述底座上。

进一步的，所述底座中间镂空，所述底盘的上表面径向上设有T型凸起，所述底座套在所述T型凸起外并可沿所述T型凸起滑动，所述底座侧面设有通孔，使用时通过螺钉穿入通孔将底座止动固定。

进一步的，所述透明罩底边外周设有若干通孔，所述透明罩通过螺钉穿过所述通孔固定在所述底盘上。

进一步的，所述轴承为交叉滚子轴承。

进一步的，所述基板上表面设有环形凸起且配有沉头孔，所述轴承内圈通过沉头孔与基板相连接。所述基板上表面还设有通孔，所述带键槽轴插入所述通孔中。

一种基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量系统，包括：

上述的离心式颗粒表面黏附能测量装置；

气动分散装置，用于在实验前将目标颗粒随机均匀的分散在离心式颗粒表面黏附能测量装置的载样台上；

相机，用于拍摄实验前载样台上的颗粒照片P1，以及电机打开并经过一段时间的实验后，载样台上的颗粒照片P2；

计算机分析和计算装置，用于根据颗粒照片P1和P2分析得到掉落目标颗粒的临界直径d，并根据临界直径d按照下式计算得到目标颗粒的表面黏附能：

式中，Γ为目标颗粒的表面黏附能，ρ为目标颗粒密度，Rx为离心半径，ω1、ω2分别为第一同步带轮、第二同步带轮9角速度，n1、n2分别为第一同步带轮、第二同步带轮齿数。

进一步的，所述计算机分析和计算装置具体包括：

表面黏附能计算模块，用于根据临界直径d按照下式计算得到目标颗粒的表面黏附能：

一种基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量方法，包括：

将目标颗粒随机均匀的分散在离心式颗粒表面黏附能测量装置的载样台上，并拍摄载样台上的颗粒照片P1；

电机打开并经过一段时间的实验后，拍摄载样台上的颗粒照片P2；

根据颗粒照片P1和P2分析得到掉落目标颗粒的临界直径d，并根据临界直径d按照下式计算得到目标颗粒的表面黏附能：

式中，Γ为目标颗粒的表面黏附能，ρ为目标颗粒密度，Rx为离心半径，ω1、ω2分别为第一同步带轮、第二同步带轮的角速度，n1、n2分别为第一同步带轮、第二同步带轮齿数。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明针对一种颗粒可进行重复性实验或者一次性测量多种颗粒的表面黏附能，极大的减小了实验的工作量，降低了时间成本，提高实验结果的准确性；本发明使用的同步传动装置利用大同步带轮带动小同步带轮增强了实验所需的旋转效果，从而降低了实验对硬件的要求。底座与T型凸起的滑动固定使得可以设置为任意离心半径，增加了本发明的灵活性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置的部分结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置的另一部分结构示意图；

图4为本发明实施例中载样台和底座的放大结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量装置，如图1、2、3所示，包括载样台1、底座2、透明罩3、底盘4、第一同步带轮5、轴承6、基板7、紧固轴8、第二同步带轮9、带键槽轴10、联轴器11、电机12和同步带，载样台1连接在底座2上，底座2可沿底盘4径向滑动，透明罩3罩在底盘4上，第一同步带轮5连接在底盘4下方，轴承6为交叉滚子轴承，轴承6一端连接第一同步带轮5，另一端固定在基板7上，带键槽轴10固定在基板7上，紧固轴8套接在带键槽轴10外，第二同步带轮9套接在紧固轴8外，电机12通过联轴器11连接带键槽轴10，第一同步带轮5和第二同步带轮9通过同步带(图未示)连接。

如图2和4所示，载样台1为横板和竖板形成的L型，横板上设有通孔，横板通过螺钉穿过横板上的通孔固定在底座2上。底座2中间镂空，底盘4的上表面径向上设有T型凸起13，底座2套在T型凸起13外并可沿T型凸起滑动，底座2侧面设有通孔，使用时通过螺钉穿入通孔将底座2止动固定。

透明罩3底边外周设有若干通孔，透明罩3通过螺钉穿过通孔固定在底盘4上。基板7上表面一侧设有环形凸起且配有沉头孔，轴承6内圈通过沉头孔与基板7相连接。基板7上表面另一侧设有通孔，带键槽轴10插入通孔中。

第一同步带轮5和第二同步带轮9为主体构成了同步传动系统，通过电机12转动，带动带键槽轴10转动，进而带动第二同步带轮9转动，第二同步带轮9转动通过同步带带动第一同步带轮5转动。第一同步带轮5半径小于第二同步带轮9半径，可放大离心作用，增强实验效果。

实施例二

本发明实施例提供了一种基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量系统，包括：

上述实施例一的离心式颗粒表面黏附能测量装置；

气动分散装置，用于在实验前将目标颗粒随机均匀的分散在离心式颗粒表面黏附能测量装置的载样台1上；

相机，用于拍摄实验前载样台1上的颗粒照片P1，以及电机12打开并经过一段时间的实验后，载样台1上的颗粒照片P2；具体为CCD相机；

计算机分析和计算装置，用于根据颗粒照片P1和P2分析得到掉落目标颗粒的临界直径d，并根据临界直径d按照下式计算得到目标颗粒的表面黏附能：

式中，Γ为目标颗粒的表面黏附能，ρ为目标颗粒密度，Rx为离心半径，ω1、ω2分别为第一同步带轮5、第二同步带轮9的角速度，n1、n2分别为第一同步带轮5、第二同步带轮9齿数。

其中，所述计算机分析和计算装置具体包括：

表面黏附能计算模块，用于根据临界直径d按照下式计算得到目标颗粒的表面黏附能：

表面黏附能的计算公式可由离心力与粘附力平衡进行如下推导得到：

对上式进行整理，得到Fad和Fc分别为颗粒的粘附力和离心力。

实施例三

本发明实施例提供了一种基于同步带传动的离心式颗粒表面黏附能测量方法，包括：

将目标颗粒随机均匀的分散在离心式颗粒表面黏附能测量装置的载样台1上，并拍摄载样台1上的颗粒照片P1；

电机12打开并经过一段时间的实验后，拍摄载样台1上的颗粒照片P2；

根据颗粒照片P1和P2分析得到掉落目标颗粒的临界直径d，并根据临界直径d按照下式计算得到目标颗粒的表面黏附能：

其中，临界直径d的获取方法为根据颗粒照片P1和P2获取掉落颗粒中粒径最小颗粒直径d2，以及P2中粒径最大颗粒的直径d1，并根据下式计算得到颗粒掉落的临界直径d；

本发明利用颗粒高速旋转时离心力与粘附力达到平衡从而计算得到颗粒黏附能，实验原理简单、实验装置简易且操作难度低。使用同步带传动装置以及可控离心半径设计极大的增强了实验效果和实验灵活性，降低实验成本和硬件要求。在本发明中，实验装置并不完全拘泥于单个L型载样台，实验例只是展示实验装置以及实验方法。

应当了解，以上实施例和说明书中描述的只是本发明的原理、主要特征和本发明优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明保护范围内。