CN104020060B - 一种球磨机冲击碰撞模拟试验台及方法 - Google Patents

一种球磨机冲击碰撞模拟试验台及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种球磨机冲击碰撞模拟试验台及方法，包括轻气炮、钢球、高速摄像机、动态应变仪、光电测速装置、数据采集装置等，由轻气炮发射钢球，通过光电测速装置测量钢球的运动速度，并经试验箱冲击圆柱形岩石试样，圆柱形岩石试样在冲击载荷作用下，撞击衬板试样，岩石试样与衬板试样水平放置在试验箱机架的圆弧槽内，其中心与钢球中心对齐，保证了冲击过程中准确性，并通过高速摄像机精确捕捉冲击碰撞过程，衬垫试样表层放置有冲击加速度传感器、应力片等，通过动态应变仪和数据采集卡采集输出信号，并通过计算机数据处理系统对信号进行处理，从而能够准确获得球磨机冲击碰撞过程中材料的动态力学性能。

Description

一种球磨机冲击碰撞模拟试验台及方法
技术领域
本发明涉及涉一种球磨机冲击碰撞模拟试验台及方法，尤其适用于球磨机钢球与岩石以及衬板间冲击碰撞的模拟试验。
背景技术
随着球磨机滚筒直径的不断增大，最大直径已达7.9m，由于内部复杂的运动过程以及冲击碰撞过程，无法有效的对球磨机的研磨过程进行试验模拟，使用较多为用成型设备进行试验，如搭建按比例缩小的球磨机，不仅试验费用较大，而且不能准确的得到冲击碰撞过程中岩石和衬板的动态力学性能。
目前，国内外冲击碰撞试验台有很多种，其中最为常见的为霍普金森冲击试验台，该试验台主要用于模拟爆炸以及高速冲击过程中岩石、混泥土等材料在应力波作用下的动态力学性能。由于霍普金森试验台中霍普金森杆满足一定的长径比，高速冲击过程中应力波只沿一维方向传播，无法适用于球磨机内钢球与岩石及衬板的冲击模拟试验。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单可靠、适应性强、模拟效果好的球磨机冲击碰撞模拟试验台。
技术方案：本发明的球磨机冲击碰撞模拟试验台，包括试验箱，试验箱内依次设有安放圆柱形岩石试样和圆柱形衬板试样的试验箱机架，试验箱上方设有镜头对准圆柱形岩石试样和圆柱形衬板试样的高速摄像机，圆柱形衬板试样的表层贴有应变片和冲击加速度传感器，应变片和冲击加速度传感器经导线分别与动态应变仪和数据采集卡相连，动态应变仪和数据采集卡经导线与计算机处理系统相连；试验箱的侧面设有可在滑动底座上移动的轻气炮，轻气炮面向试验箱机架，与圆柱形岩石试样和圆柱形衬板试样在同一轴线上，轻气炮与试验箱之间设有与计算机处理系统相连的光电测速装置。
所述的试验箱机架包括中部开有圆弧槽的滑块、设在滑块侧的滑块的挡板，挡板一侧对称设有筋板。
使用上所述试验台的球磨机冲击碰撞模拟试验方法：将圆柱形岩石试样和圆柱形衬板试样放在试验箱机架的圆弧槽内，圆柱形岩石试样的末端与圆柱形衬板试样的前端间隔0～15mm，圆柱形衬板试样的末端抵在试样箱机架的挡板上；由安装在滑动底座上的轻气炮压缩10m/s～25m/s发射脉冲的高压气体，发射钢球高速运动；钢球经试验箱与正前方的圆柱形岩石试样的前端发生高速碰撞，使圆柱形岩石试样的末端撞击正前方的圆柱形衬板试样，从而模拟球磨机的冲击碰撞过程；钢球经光电测速装置获得测量钢球的运动速度，高速摄像机实时记录动态钢球与圆柱形岩石试样的冲击过程；圆柱形衬板试样表层贴的应变片及冲击加速度传感器将受冲击的信号通过动态应变仪和数据采集卡进行动态采集，传输给计算机数据处理系统，经计算机数据处理系统对采集到的数据进行处理。
有益效果：本发明采用轻气炮发射系统、冲击碰撞系统以及数据采集和处理系统，轻气炮发射系统由滑动底座、轻气炮以及钢球组成，轻气炮使用较为安全的氦气；冲击碰撞系统由圆柱形岩石试样和圆柱形衬板试样组成，圆柱形岩石试样的末端与圆柱形衬板试样的前端可留有一定的间隙，圆柱形衬板试样的末端抵在试验箱机架的挡板上，两试样水平放置在试验箱机架的圆弧槽内；数据数据采集和处理系统由高速摄像机、动态应变仪、数据采集卡、计算机处理系统以及光电测速装置组成。钢球经光电测速装置准确测量钢球的运动速度，试验箱一侧放置有高速摄像机，动态捕捉钢球与圆柱形岩石试样的冲击过程；圆柱形衬板试样的表层贴有应变片、应力传感器以及冲击加速度传感器等，通过动态应变仪和数据采集卡进行动态采集，并由计算机数据处理系统对各种数据进行处理。本发明能够有效的模拟球磨机在研磨过程中钢球与岩石及衬板间的冲击碰撞过程，与现有技术相比具有如下优点：
1、结构简单可靠，适应性强，易于安装；
2、采用轻气压缩发射系统产生高脉冲动力，实现可调高速脉冲冲击；
3、通过高速摄像机，能够有效掌握冲击碰撞过程中材料的损伤破坏情况，并通过数据采集和处理系统掌握冲击碰撞过程中材料的动态力学性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的试验箱机架俯视结构示意图；
图3为本发明的试验箱机架主视结构示意图。
图中：图中：1－轻气炮；2－钢球；3－试验箱；4－圆柱形岩石试样；5－圆柱形衬板试样；6－高速摄像机；7－试验箱机架；8－应变片；9－冲击加速度传感器；10－动态应变仪；11－数据采集卡；12－计算机数据处理系统；13－光电测速装置；14－滑动底座；15－滑块；16－挡板；17－筋板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的球磨机冲击碰撞模拟试验台，主要由轻气炮1、钢球2、试验箱3、应变片8、冲击加速度传感器9、数据数据采集系统和处理系统构成，数据数据采集系统由高速摄像机6、动态应变仪10、数据采集卡11构成，处理系统由计算机处理系统12以及光电测速装置13组成。试验箱3内依次设有安放圆柱形岩石试样4和圆柱形衬板试样5的试验箱机架7，试验箱机架7包括中部开有圆弧槽的滑块15、设在滑块15侧的滑块15的挡板16，挡板16一侧对称设有筋板17，两试样水平放置在试验箱机架7的圆弧槽内。试验箱3上方设有镜头对准圆柱形岩石试样4和圆柱形衬板试样5的高速摄像机6，圆柱形衬板试样5的表层贴有应变片8和冲击加速度传感器9，应变片8和冲击加速度传感器9经导线分别与动态应变仪10和数据采集卡11相连，动态应变仪10和数据采集卡11经导线与计算机处理系统12相连；试验箱3的侧面设有可在滑动底座14上移动的轻气炮1，轻气炮1面向试验箱机架7，与圆柱形岩石试样4和圆柱形衬板试样5在同一轴线上，轻气炮1与试验箱3之间设有与计算机处理系统12相连的光电测速装置13。
本发明的球磨机冲击碰撞模拟试验方法：将圆柱形岩石试样4和圆柱形衬板试样5放在试验箱机架7的圆弧槽内，圆柱形岩石试样4的末端与圆柱形衬板试样5的前端根据试验的需要间隔0～15mm的间隙不等，圆柱形衬板试样5的末端抵在试样箱机架7的挡板上；两试样水平放置在试验箱机架7的圆弧槽内，要保证发射的钢球2中心与圆柱形岩石试样4及圆柱形衬板试样5的中心线对齐，保证冲击过程的准确性；由安装在滑动底座14上的轻气炮1压缩10m/s～25m/s发射脉冲的高压气体，发射钢球2高速运动；钢球2经试验箱3与正前方的圆柱形岩石试样4的前端发生高速碰撞，使圆柱形岩石试样4的末端撞击正前方的圆柱形衬板试样5，从而模拟球磨机的冲击碰撞过程；钢球2经光电测速装置13获得测量钢球2的运动速度，高速摄像机6实时记录动态钢球2与圆柱形岩石试样4的冲击过程；圆柱形衬板试样5表层贴的应变片8及冲击加速度传感器9将受冲击的信号通过动态应变仪10和数据采集卡11进行动态采集，传输给计算机数据处理系统12，经计算机数据处理系统12对采集到的数据进行处理。

Claims (3)

1.一种球磨机冲击碰撞模拟试验台，其特征在于：它包括试验箱(3)，试验箱(3)内依次设有安放圆柱形岩石试样(4)和圆柱形衬板试样(5)的试验箱机架(7)，试验箱(3)上方设有镜头对准圆柱形岩石试样(4)和圆柱形衬板试样(5)的高速摄像机(6)，圆柱形衬板试样(5)的表层贴有应变片(8)和冲击加速度传感器(9)，应变片(8)和冲击加速度传感器(9)经导线分别与动态应变仪(10)和数据采集卡(11)相连，动态应变仪(10)和数据采集卡(11)经导线与计算机处理系统(12)相连；试验箱(3)的侧面设有可在滑动底座(14)上移动的轻气炮(1)，轻气炮(1)面向试验箱机架(7)，与圆柱形岩石试样(4)和圆柱形衬板试样(5)在同一轴线上，轻气炮(1)与试验箱(3)之间设有与计算机处理系统(12)相连的光电测速装置(13)；安装在滑动底座(14)上的轻气炮(1)压缩10m/s～25m/s发射脉冲的高压气体，发射钢球(2)高速运动；钢球(2)经试验箱(3)与正前方的圆柱形岩石试样(4)的前端发生高速碰撞，使圆柱形岩石试样(4)的末端撞击正前方的圆柱形衬板试样(5)，从而模拟球磨机的冲击碰撞过程。
2.根据权利要求1所述的球磨机冲击碰撞模拟试验台，其特征在于：所述的试验箱机架(7)包括中部开有圆弧槽的滑块(15)、设在滑块(15)侧的滑块(15)的挡板(16)，挡板(16)一侧对称设有筋板(17)。
3.一种使用权利要求1或2所述试验台的球磨机冲击碰撞模拟试验方法，其特征在于：将圆柱形岩石试样(4)和圆柱形衬板试样(5)放在试验箱机架(7)的圆弧槽内，圆柱形岩石试样(4)的末端与圆柱形衬板试样(5)的前端间隔0～15mm，圆柱形衬板试样(5)的末端抵在试样箱机架(7)的挡板上；由安装在滑动底座(14)上的轻气炮(1)压缩10m/s～25m/s发射脉冲的高压气体，发射钢球(2)高速运动；钢球(2)经试验箱(3)与正前方的圆柱形岩石试样(4)的前端发生高速碰撞，使圆柱形岩石试样(4)的末端撞击正前方的圆柱形衬板试样(5)，从而模拟球磨机的冲击碰撞过程；钢球(2)经光电测速装置(13)获得测量钢球(2)的运动速度，高速摄像机(6)实时记录动态钢球(2)与圆柱形岩石试样(4)的冲击过程；圆柱形衬板试样(5)表层贴的应变片(8)及冲击加速度传感器(9)将受冲击的信号通过动态应变仪(10)和数据采集卡(11)进行动态采集，传输给计算机数据处理系统(12)，经计算机数据处理系统(12)对采集到的数据进行处理。
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