CN101799387B - 土石混合介质磨蚀性试验仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种针对土石混合类介质的抗磨性试验装置，其主要特征是动力系统伺服控制且转速可调，动力持续时长采用定时开关控制，试验结果简单易用，试验装置与磨料分析集成为一体等。试验后磨料分析采用重力分散装置实现静态筛分，使得磨料分析更为精准，避免了由于震动筛分对磨料粒径分析结果的影响。

Description

土石混合介质磨蚀性试验仪
技术领域  岩土试验技术领域
背景技术  土石混合介质是自然界中广泛存在的一种地质载体，特别是在地表浅层范围内广泛分布，TBM掘进是目前最重要的城市地下工程建设方法，采用TBM方法在地层浅表范围内进行掘进时会遇到大量的第四系土石混合介质，这种特殊的工程地质载体在掘进过程中其抗磨损性主要表现为与TBM金属接触的磨损以及介质自身相互接触而产生的磨损，岩土介质的磨蚀性是TBM掘进机设计过程中的重要参数，对于刀盘、刀具的选择以及掘进效率的合理预测意义重大。
国际上测试岩土介质磨蚀性试验的方法有很多，主要包括冲击磨蚀试验、加压磨蚀试验以及摩擦试验。对于岩石的磨蚀性评价目前都采用测定岩石CERCHAR磨蚀试验来进行，而对于地表土石混合类松散介质，由于其取样的困难性而很难对其的抗磨性进行合理的评价。另外目前的测试仪器本身也仍有许多不足之处：例如动力系统大多依靠手动，增大了试验的差异性；测量数据有限，不利于对抗磨性机制的分析；测量的精度低且不方便等。
发明内容本发明提供一种针对土石混合类介质的抗磨性试验装置，其主要特征是动力系统伺服控制且转速可调，动力持续时长采用定时开关控制，试验结果简单易用，试验装置与磨料分析集成为一体等。试验后磨料分析采用重力分散装置实现静态筛分，使得磨料分析更为精准，避免了由于震动筛分对磨料粒径分析结果的影响。
土石混合介质磨蚀性试验仪主要由动力系统部分、磨蚀试验装置部分和磨料分析部分组成，所述动力系统部分由装置架构1，可调转速电机2，电机固定托盘3，转速调整旋钮4，定时开关5，传动装置外罩6，主动轮7，传动皮带8，从动轮9，传动轴10组成；磨蚀试验装置部分由喂料装置11，磨料筒12，磨料筒夹具13，试验磨料样14，矩形钢板15，开合式筒底16组成；所述磨料分析部分由磨料重力分散装置17，Φ6.3mm孔径磨料筛18，Φ5.0mm孔径磨料筛19，Φ4.0mm孔径磨料筛20，Φ2.0mm孔径磨料筛21，磨料筛底盘22，磨料筛托架23组成。
基本原理与技术：将标准矩形钢板在定量的土石混合样品中以恒定转速转动5分钟，通过量测标准钢板在试验前后由于磨损而造成的重量差来获得土石混合介质的磨蚀系数，通过该磨蚀系数的大小来判断磨料的抗磨性。磨蚀系数的计算公式如下：
ABR = P 0 - P G 0
式中，P0代表试验前的钢板重量，单位为克；P代表试验后的钢板重量，单位为克；G0代表土石混合介质样品的重量，单位为吨。
土石混合介质磨蚀性试验装置主要由动力系统部分、磨蚀试验装置部分和磨料分析部分组成。动力系统部分由装置架构1，可调转速电机2，电机固定托盘3，转速调整旋钮4，定时开关5，传动装置外罩6，主动轮7，传动皮带8，从动轮9，传动轴10组成。该部分主要为磨蚀试验提供并传递动力，调转速电机2通过电机固定托盘3固定于装置架构1上，电机由转速调整旋钮4及开关5来进行控制，动力传送通过主动轮7带动传动皮带8来带动从动轮9，从动轮9带动传动轴10来为试验装置提供动力，为确保安全，传动部分使用传动装置外罩罩住。
磨蚀试验装置部分由喂料装置11，磨料筒12，磨料筒夹具13，试验磨料样14，矩形钢板15，开合式筒底16组成。将磨料样品通过喂料装置11装入磨料筒12，之后启动动力系统 使得矩形钢板15在试验磨料样14中以恒定转速旋转，最后打开开合式筒底16获得磨蚀后的磨料。
磨料分析部分由磨料重力分散装置17，Φ6.3mm孔径磨料筛18，Φ5.0mm孔径磨料筛19，Φ4.0mm孔径磨料筛20，Φ2.0mm孔径磨料筛21，磨料筛底盘22，磨料筛托架23组成。磨料在经过重力分散装置17后能够较为均匀的落入到磨料筛组中，磨料依次经过Φ6.3mm孔径磨料筛18，Φ5.0mm孔径磨料筛19，Φ4.0mm孔径磨料筛20，Φ2.0mm孔径磨料筛21之后落入磨料筛底盘22，不同粒径的磨料就会被分开，最后采用精度达到0.01克的电子天平对不同粒径的磨料进行称重并进行分析，磨料筛被放置于磨料筛托架23上。
附图说明：附图是土石混合介质磨蚀性试验仪结构图。图中1：装置架构；2：可调转速电机；3：电机固定托盘；4：转速调整旋钮；5：定时开关；6：传动装置外罩；7：主动轮；8：传动皮带；9：从动轮；10：传动轴；11：喂料装置；12：磨料筒；13：磨料筒夹具；14：试验磨料样；15：矩形钢板；16：开合式筒底；17：磨料重力分散装置；18：Φ6.3mm孔径磨料筛；19：Φ5.0mm孔径磨料筛；20：Φ4.0mm孔径磨料筛；21：Φ2.0mm孔径磨料筛；22：磨料筛底盘；23：磨料筛托架
具体实施方式1.首先准备500克试验中土石混合介质样品，样品应过筛，粒径大于6.3mm部分采用破碎设备破碎为4-6.3mm粒径。
2.将准备好的500克磨料样品通过喂料装置11装入磨料筒12，之后启动动力系统使得矩形钢板15在试验磨料样14中以恒定转速旋转5分钟后停止转动，最后打开开合式筒底16使磨料下坠落入磨料重力分散装置17，经过分散后的磨料均匀落入粒径不同的磨料筛中。
3.取下矩形钢板采用电子天平对其进行称重并计算得到磨蚀系数，之后再依次取下磨料筛对滞留于筛上的磨料采用电子天平进行称重并进行分析。

Claims (2)

1.一种检测土石混合介质磨蚀性的试验仪，其特征在于：试验仪包括动力系统部分、磨蚀试验装置部分和磨料分析部分，所述动力系统部分由装置架构(1)，可调转速电机(2)，电机固定托盘(3)，转速调整旋钮(4)，定时开关(5)，传动装置外罩(6)，主动轮(7)，传动皮带(8)，从动轮(9)，传动轴(10)组成，可调转速电机(2)通过电机固定托盘(3)固定于装置架构(1)上，动力传送通过主动轮(7)带动传动皮带(8)来带动从动轮(9)，从动轮(9)带动传动轴(10)来为试验仪提供动力，动力传动部分使用传动装置外罩(6)罩住；磨蚀试验装置部分由喂料装置(11)，磨料筒(12)，磨料筒夹具(13)，试验磨料样(14)，矩形钢板(15)，开合式筒底(16)组成，磨料筒(12)固定在磨料筒夹具(13)上，试验磨料样(14)通过喂料装置(11)进入磨料筒(12)；所述磨料分析部分由磨料重力分散装置(17)，Φ6.3mm孔径磨料筛(18)，Φ5.0mm孔径磨料筛(19)，Φ4.0mm孔径磨料筛(20)，Φ2.0mm孔径磨料筛(21)，磨料筛底盘(22)，磨料筛托架(23)组成，磨料重力分散装置(17)采用三层错开布置的三棱体来分散磨料并使之均匀撒落于磨料筛上，实现静态筛分，不同孔径磨料筛(18、19、20、21)以及磨料筛底盘(22)放置于磨料筛托架(23)上。
2.如权利要求1所述的检测土石混合介质磨蚀性的试验仪，其特征在于：所述的可调转速电机(2)能够提供恒定转速的动力，并且转速能够在500-4500转/分钟的范围内以1000转/分钟的幅度来进行增减调节，可调转速电机(2)通过定时开关来进行控制；磨料筒(12)的底部能够打开并获得磨料；矩形钢板(15)的尺寸为25mm×20mm×5mm，其硬度保持在洛氏硬度B60-75范围内，对矩形钢板(15)的称重采用精度达到0.01克的电子天平来进行；磨料分析部分与磨蚀试验装置部分集成为一体，为了保证磨料能够均匀通过磨料筛，采用了磨料重力分散装置(17)。 
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