CN103364127A - 散料冲击试验机及其进行冲击实验的方法 - Google Patents

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臧含书
孙伟
吴君良
任云鹏
叶龙
魏静
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Abstract

一种散料冲击试验机，主控制器驱动控制冲击装置，承载装置接收冲击装置下落的散料，并将实时检测冲击力信号输入信息采集系统；所述冲击装置包括升降机构和安装在升降机构上的卸料仓及支撑装置；所述主控制器接包括控制计算机，收信息采集系统的指令信号并驱动控制卸料仓；所述承载装置包括承载底座和承载底座上的承物箱，承物箱位于卸料仓的正下方垂直位置；所述信息采集系统包括压力传感器和计算机，压力传感器将物料落下时承物箱所受的力转化成电信号，并通过计算机接口传输到计算机上。本发明试验机结构简单独特，能够实时测量冲击质量、物料配比、下落高度、缓冲物料高度等因素对冲击力的影响，试验操作方便，测量结果精确。

Description

散料冲击试验机及其进行冲击实验的方法
技术领域：
    本发明涉及一种试验机，尤其是涉及一种散料冲击试验设备，另外还涉及散料冲击试验方法。
背景技术：
散料冲击试验机，顾名思义，就是针对散料落下时的冲击力进行测试。传统的冲击实验都是针对单块进行的，将单块的物体放置在一定的高度，测试物体下落引起的冲击力，这种试验机不适用于散料冲击测试。工程机械领域广泛存在散料冲击机械装置的现象，随着卸料质量逐渐加大，散料冲击力成为制约相关机械装备设计制造的关键因素之一。如对于3000吨以上级自移动式破碎站设计，当煤炭落料冲击系数超过5时，将很难保证机械装备运行可靠性要求。结合能量和动量守恒定律，将下落质量作为单块进行计算，计算结果将与实际具有很大差距；有限元仿真软件也难以准确计算冲击力大小；现有的冲击试验装置也难以实时测量冲击质量、物料配比、下落高度、缓冲物料高度等因素对冲击力的影响。为解决以上问题，发明一种散料冲击试验机，并提出进行冲击试验的方法。
发明内容：
    本发明主要解决现有冲击试验装置不适合进行散料冲击试验的问题，提供了一种操作简单，测量准确，成本低廉的一种散料冲击试验机。另外本发明还提供一种散料冲击试验方法，采用本发明试验机，操作简便，测量及时精确。
本发明的上述技术问题主要通过下述技术方案得以解决：
一种散料冲击试验机，其包括冲击装置、主控制器、承载装置及信息采集系统，信息采集系统驱动信号输入主控制器，主控制器驱动控制冲击装置，承载装置接收冲击装置下落的散料，并将实时检测冲击力信号输入信息采集系统；所述冲击装置包括升降机构和安装在升降机构上的卸料仓及支撑装置；所述主控制器接包括控制计算机，收信息采集系统的指令信号并驱动控制卸料仓；所述承载装置包括承载底座和承载底座上的承物箱，承物箱位于卸料仓的正下方垂直位置；所述信息采集系统包括压力传感器和计算机，压力传感器将物料落下时承物箱所受的力转化成电信号，并通过计算机接口传输到计算机上。
所述升降机构包括立柱以及立柱上安装的传动系统，所述传动系统是在立柱内部安装有齿条，立柱的外部设有导轨，在导轨上安装有滑块，伺服电机安装在滑块上，在伺服电机的轴上安装有齿轮，齿条与齿轮啮合；所述卸料仓通过支撑杆安装在滑块上。计算机通过控制伺服电机来控制卸料仓的高低。
所述主控制器主要包括控制计算机以及信息转换模块。
所述承载装置的承物箱与承载底座之间安装有压力传感器，落料的冲击力通过压力传感器实时传送到计算机上；承物箱内放置可更换散料缓冲层。
所述信息采集系统包括压力传感器、信息记录、接口以及计算机，压力传感器得到的冲击力的数据传给信息记录仪，形成冲击过程的信息波形传输给计算机，计算机根据得到的波形及数据计算出冲击系数。
采用上述散料冲击试验机进行的一种散料冲击试验方法，首先将一定质量的物料装到卸料仓里，根据需要在计算机上设定不同的高度，主控制器驱动伺服电机到达指定的位置，设置承物箱里的缓冲高度，由控制系统打开卸料仓底部物料门，根据测得的冲击力计算冲击系数。
所述计算冲击系数，针对不同的下落高度及不同的散料缓冲层，冲击系数的计算公式为：
Figure 2013103054780100002DEST_PATH_IMAGE001
其中
Figure 492748DEST_PATH_IMAGE002
分别为测得的落料最大冲击力，
Figure 2013103054780100002DEST_PATH_IMAGE003
物料自身重力。
    本发明试验机结构简单独特，能够实时测量冲击质量、物料配比、下落高度、缓冲物料高度等因素对冲击力的影响，试验操作方便，测量结果精确。
附图说明：
图1是本发明总体结构图。
图2是本发明冲击装置结构图。
图3是本发明承载装置结构图。
图4是本发明主控制系统及信息采集系统功能逻辑图。
图5是本发明冲击试验方法流程图。
图中：承载底座1、立柱2、控制计算机3、计算机4、支撑装置5、齿轮6、滑块7、伺服电机8、卸料仓9、压力传感器10、承物箱11、导轨12、齿条13、冲击装置20、升降机构30、信息采集系统40、传动系统50、控制系统60、承载装置70。
具体实施方式：
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
一种散料冲击试验机，其包括冲击装置20、主控制器60、承载装置70及信息采集系统40，信息采集系统驱动信号输入主控制器，主控制器驱动控制冲击装置，承载装置接收冲击装置下落的散料，并将实时检测冲击力信号输入信息采集系统；所述冲击装置20包括升降机构30和安装在升降机构上的卸料仓9及支撑装置5；所述升降机构30包括立柱以及立柱上安装的传动系统50，所述传动系统50是在立柱内部安装有齿条6，立柱的外部设有导轨12，在导轨上安装有滑块7，伺服电机8安装在滑块7上，在伺服电机的轴上安装有齿轮13，齿条6与齿轮13啮合；所述卸料仓9通过支撑杆安装在滑块上。
所述主控制器60主要包括控制计算机3以及信息转换模块，接收信息采集系统的指令信号并驱动控制卸料仓9；
所述承载装置70包括承载底座1和承载底座上的承物箱11，承物箱位于卸料仓的正下方垂直位置；承载装置70的承物箱11与承载底座1之间安装有压力传感器10，落料的冲击力通过压力传感器10实时传送到计算机4上；承物箱内放置可更换散料缓冲层。
所述信息采集系统40包括压力传感器10、信息记录、接口和计算机4，压力传感器10将物料落下时承物箱11所受的力转化成电信号，压力传感器10得到的冲击力的数据传给信息记录仪，形成冲击过程的信息波形并通过计算机接口传输到计算机4上，计算机4根据得到的波形及数据计算出冲击系数。
工作时，采用上述散料冲击试验机进行散料冲击试验，首先将一定质量的物料装到卸料仓9里，根据需要在计算机4上设定不同的高度，主控制器驱动伺服电机8到达指定的位置，设置承物箱11里的缓冲高度，由控制系统60打开卸料仓9底部物料门，落料冲击承物箱11，压力传感器10得到冲击力，再回传给计算机4，计算机4根据测得的冲击力计算冲击系数；所述计算冲击系数，针对不同的下落高度及不同的散料缓冲层，冲击系数的计算公式为：
Figure 947868DEST_PATH_IMAGE001
其中
Figure 770330DEST_PATH_IMAGE002
分别为测得的落料最大冲击力，
Figure 99680DEST_PATH_IMAGE003
物料自身重力。
在承物箱11中加入不同高度的缓冲层，重复以上的步骤就可以得到在不同缓冲层不同高度的冲击系数。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求所定义的范围。

Claims (7)

1.一种散料冲击试验机，其特征在于，其包括冲击装置(20)、主控制器(60)、承载装置(70)及信息采集系统(40)，信息采集系统驱动信号输入主控制器，主控制器驱动控制冲击装置，承载装置接收冲击装置下落的散料，并将实时检测冲击力信号输入信息采集系统；所述冲击装置(20)包括升降机构(30)和安装在升降机构上的卸料仓(9)及支撑装置（5）；所述主控制器(60)包括控制计算机（3），接收信息采集系统的指令信号并驱动控制卸料仓(9) 及支撑装置（5）；所述承载装置(70)包括承载底座(1)和承载底座上的承物箱(11)，承物箱位于卸料仓的正下方垂直位置；所述信息采集系统(40)包括压力传感器(10)和计算机(4)，压力传感器(10)将物料落下时承物箱(11)所受的力转化成电信号，并通过计算机接口传输到计算机上。
2.根据权利要求1所述的一种散料冲击试验机，其特征在于，所述升降机构(30)包括立柱以及立柱上安装的传动系统(50)，所述传动系统(50)是在立柱内部安装有齿条(6)，立柱的外部设有导轨(12)，在导轨上安装有滑块(7)，伺服电机(8)安装在滑块(7)上，在伺服电机的轴上安装有齿轮(13)，齿条(6)与齿轮(13)啮合；所述卸料仓(9)通过支撑装置（5）安装在滑块上，计算机(4)通过控制伺服电机(8)来控制卸料仓(9)的高低。
3.根据权利要求2所述的一种散料冲击实验机，其特征在于，所述主控制器(60)主要包括控制计算机(3)以及信息转换模块。
4.根据权利要求3所述的一种散料冲击试验机，其特征在于，所述承载装置(70)的承物箱(11)与承载底座(1)之间安装有压力传感器(10)，落料的冲击力通过压力传感器(10)实时传送到计算机(4)上；承物箱内放置可更换散料缓冲层。
5.根据权利要求4所述的一种散料冲击试验机，其特征在于，所述信息采集(40)系统包括压力传感器(10)、信息记录、接口以及计算机(4)，压力传感器(10)得到的冲击力的数据传给信息记录仪，形成冲击过程的信息波形传输给计算机，计算机(4)根据得到的波形及数据计算出冲击系数。
6.一种散料冲击试验方法，其特征在于，首先将一定质量的物料装到卸料仓(9)里，根据需要在计算机(4)上设定不同的高度，主控制器驱动伺服电机(8)到达指定的位置，设置承物箱(11)里的缓冲高度，由控制系统(60)打开卸料仓(9)底部物料门，根据测得的冲击力计算冲击系数。
7.根据权利要求6所述的一种散料冲击试验方法，其特征在于，针对不同的下落高度及不同的散料缓冲层，冲击系数的计算公式为：
Figure 112092DEST_PATH_IMAGE001
其中
Figure 822428DEST_PATH_IMAGE002
分别为测得的落料最大冲击力，
Figure 252272DEST_PATH_IMAGE003
物料自身重力。
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