CN102519647B - 对温度敏感的颗粒型材料流动阻力测试装置 - Google Patents

Abstract

一种对温度敏感的颗粒型材料流动阻力测试装置，在底座上设置有立式支架和升降机构，立式支架上设置有测量器，测量器内设置加热丝和温度传感器，在底座上还设置有通过导线与加热丝相连的温度控制器，升降机构的上端设置有升降架，升降架上设置有可编程控制器、电机以及与电机相联的减速器，减速器的输出轴上设置有缠绕在其上的钢绞丝，钢绞丝的另一端设置在拉力传感器上、弹簧的一端设置在拉力传感器上、另一端设置在测试板的上端，测试板的另一端穿过测量器设置在底座上表面，可编程控制器通过导线与温度传感器、温度控制器、电机、拉力传感器上相连。

Description

对温度敏感的颗粒型材料流动阻力测试装置

技术领域

本发明属于测量力的设备或装置技术领域，具体涉及到测量颗粒型材料流动阻力的装置。

背景技术

颗粒物质在自然界中是广泛存在的，与人类日常生活生产密切相关的有自然界中的沙石、土壤、浮冰、积雪等，日常生活中的粮油、糖、盐等，工业生产中的矿石、药品等纯颗粒物质，以及道路工程用集料颗粒，沥青混合料等颗粒型混合材料，均属于颗粒物质。流动性对于颗粒物质而言是非常重要的一项物理性质。

对于有些颗粒如道路集料粒级的颗粒，温度对其流变性的影响可以忽略不计，但是对于像沥青混合料这样由沥青结合料和集料颗粒混合而成的颗粒型材料，其流变性对于温度的依赖非常敏感。如低温时沥青混合料趋于散体不均匀的颗粒型材料，流动性很小，而高温时沥青混合料的流动性很强，更趋于连续介质流体。因此，对温度敏感的颗粒型材料而言，温度对其流变性的影响是不可忽视的。

目前，对于干颗粒或者可以忽略间隙液体作用的低饱和度的颗粒物质的试验研究中，其力学测定设备都没有考虑到温度以及间隙液体存在的情况，因此，会导致测试的结果有偏差，甚至失真。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的颗粒型材料的力学测定设备所存在的缺点，提供了一种自动化程度高、操作简易、重复性好的对温度敏感的颗粒型材料流动阻力测试装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在底座上设置有立式支架、计算机、升降机构，立式支架上设置有测量器，测量器内设置加热丝和温度传感器，升降机构的上端设置有升降架，升降架上设置有可编程控制器、电机以及与电机相联的减速器，减速器的输出轴上设置有缠绕在其上的钢绞丝，钢绞丝的另一端设置在拉力传感器上、弹簧的一端设置在拉力传感器上、另一端设置在测试板的上端，测试板的另一端穿过在测量器设置在底座上表面，温度传感器和拉力传感器通过导线与计算机相连，可编程控制器通过导线与计算机、电机、加热丝相连。

本发明的测量器为：在长方体测量器的上端设置有顶盖、顶盖和底部加工有大于测试板横截面的矩形孔。

本发明的底座上表面加工有用于固定测试板的矩形凹槽。

本发明的测量器的顶盖是由两个矩形片组成。

本发明采用电机驱动减速器调整提拉钢绞丝，带动测试板在上升过程中与测量器中的颗粒流体接触产生运动阻力，能够测定较宽温度范围内颗粒型材料以及纯颗粒材料的流动阻力；采用设立温度控制器和温度传感器，可以精确地控制试样的温度，达到实验所需要的温度。本发明具有结构简单、操作简易、系统化、集成化程度高、可重复性好等优点，可用于测试对温度敏感的颗粒型材料流动阻力。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例的对温度敏感的颗粒型材料流动阻力测试装置由升降架1、电机2、可编程控制器3、减速器4、钢绞丝5、拉力传感器6、弹簧7、温度传感器8、测量器9、测试板10、加热丝11、立式支座12、计算机13、底座14、千斤顶15联接构成。

在底座14上右侧用螺纹紧固联接件固定联接安装有2个立式支座12，测量器9上两侧的安装轴固定在立式支座12上，安装轴与立式支座12之间安装有轴承，底座14的右侧还设置有计算机。

在底座14上左侧用螺纹紧固联接件固定联接安装有2个千斤顶15，千斤顶15构成本实施例的升降机构，千斤顶15是普通的手动千斤顶，也可采用液压千顶，还可采用电动千斤顶。千斤顶15顶端用螺纹紧固联接件固定联接安装有升降架1，通过调整千斤顶15的高度来控制升降架1在竖直方向的高度。在升降架1上用螺纹紧固联接件固定联接安装有电机2、可编程控制器3、减速器4，电机2的输出轴用联接件与减速器4联接，通过减速器4对电机2的输出轴的转速进行减速调整，可编程控制器3为市场上销售的商品，型号为CPM1A-20CDR-D-V1，也可采用其它型号，可编程控制器3通过导线与电机2和计算机13相连，计算机13按照事先设定的程序通过可编程控制器3控制电机2的电源接通或断开以及输出的功率。在减速器4的输出轴末端上加工有凹槽，钢绞丝5的一端固定凹槽内，减速器4输出轴转动，钢绞丝5缠绕在减速器4的输出轴上，使得钢绞丝5另一端提升。钢绞丝5的另一端固定连接在拉力传感器6的上表面，弹簧7的上端固定连接在拉力传感器6的下表面，拉力传感器6为带有A/D转换器的拉力传感器，拉力传感器6通过导线与计算机13相连，拉力传感器6将接收到力信号转换成电信号并转换成数字型号输出到计算机13，弹簧7的另一端与测试板10的上端联接，为了保证测试的精度，对于不同粒级的待测材料，根据最大粒径使用不同厚度的测试板10。测试板10的下端穿过测量器9位于底座14上表面。

本实施例测量器9的形状是在长方形体的上端用螺纹紧固联接件联接有顶盖构成，顶盖是由两个矩形片构成，顶盖和底部中心加工有长度和宽度分别大于测试板1横截面对应的长度和宽度，测试板10的另一端穿过测量器9的顶盖和底部中心孔延伸至底座14上表面的矩形凹槽内，矩形凹槽的各边长大于测试板10的相应的边长，使得每次测试时测试板10的起点位置相同，以保证在上升过程中测试板10与测试材料之间的宏观接触高度的一致。顶盖下表面用螺纹紧固联接件固定联接安装有温度传感器8，温度传感器8通过导线与计算机13相连，测量器9的内壁上安装有加热丝11，加热丝11通过导线与可编程控制器3相连，温度传感器8将接收到测量器9的温度信号转换成电信号并转换成数字信号输出到计算机13，计算机13按照事先设定的程序通过可编程控制器3控制加热丝11的电源接通或断开。

本发明的工作原理如下：

通过千斤顶15将升降架1下降到指定位置，计算机13按照事先设定的程序通过可编程控制器3控制加热丝11电源接通对测量器9进行加热，由测量器9中的温度传感器8实时检测测量器9内的温度，并不断将检测的温度信号转换成电信号并转换横数字信号输出到计算机13，计算机13对检测温度和设定温度进行比较，直至测量器9内的温度上升至设定的温度时，计算机13通过可编程控制器3控制加热丝11处于保温状态，打开测量器9的顶盖，将拌和均匀且温度为测定温度的颗粒型材料围绕测试板10均匀加入到测量器9内，并迅速盖上顶盖。同时，计算机13通过可编程控制器3控制电机2转动，调节减速器4控制电机2的输出轴到需要的转速，减速器4的输出轴转动，钢绞丝5匀速上升，并向上拉升测试板10，测量器9中的待测材料与测试板10之间产生的摩擦阻力，拉力传感器6将所接收到的力信号转换成电信号并转换成数字信号输出到计算机13，计算机13按照颗粒物质剪切应力的计算公式进行计算：

$S=\frac{P_{t,T}}{2A}$

式中A为测试板10的面积，P为测得的流动阻力减去测试板10的重力，是时间t和温度T的函数，S为剪应力。进行数据处理得出流动阻力的测试结果。

Claims (4)

1.一种对温度敏感的颗粒型材料流动阻力测试装置，其特征在于：在底座（14）上设置有立式支架（12）、计算机（13）、升降机构，立式支架（12）上设置有测量器（9），测量器（9）内设置加热丝（11）和温度传感器（8），升降机构的上端设置有升降架（1），升降架（1）上设置有可编程控制器（3）、电机（2）以及与电机（2）相联的减速器（4），减速器（4）的输出轴上设置有缠绕在其上的钢绞丝（5），钢绞丝（5）的另一端设置在拉力传感器（6）上、弹簧（7）的一端设置在拉力传感器（6）上、另一端设置在测试板（10）的上端，测试板（10）的另一端穿过在测量器（9）设置在底座（14）上表面，温度传感器（8）和拉力传感器（6）通过导线与计算机（13）相连，可编程控制器（3）通过导线与计算机（13）、电机（2）、加热丝（11）相连。

2.根据权利要求1所述的对温度敏感的颗粒型材料流动阻力测试装置，其特征在于所述的测量器（9）为：在长方体测量器的上端设置有顶盖、顶盖和底部加工有大于测试板（10）横截面的矩形孔。

3.根据权利要求1所述的对温度敏感的颗粒型材料流动阻力测试装置，其特征在于：所述的底座（14）上表面加工有矩形凹槽。

4.根据权利要求2所述的对温度敏感的颗粒型材料流动阻力测试装置，其特征在于：所述的测量器（9）的顶盖是由两个矩形片组成。

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