CN104374654B - 一种能自动控温的落球实验装置 - Google Patents

Abstract

一种能自动控温的落球实验装置，其顶部平台上安装的第一调速电机的驱动轴连接一滚筒的中心轴；该滚筒上设置落球孔和加球孔；该顶部平台下方且正对落球孔的位置设有第一漏斗，该第一漏斗的出口端设置花型齿轮，该花型齿轮每转过一个齿，第一漏斗中有且只有一颗钢球进入花型齿轮齿槽，并随花型齿轮转动而下落；花型齿轮下方设置带导向管的第二漏斗，导向管出口端设有涂层样块固定夹具，该固定夹具设置于电炉上；温控器接入电炉控制回路中，且温控器的热电偶连接于涂层样块，当涂层样块温度低于设定温度时，电炉启动加热，当涂层样块温度高于设定温度时，电炉功率变小使涂层样块保持设定温度。

Description

一种能自动控温的落球实验装置

技术领域

本发明涉及一种落球实验装置，尤其是一种测试热喷涂涂层在不同温度下抗冲击疲劳性能的落球实验装置。

背景技术

在采用落球实验对涂层进行强度测试时，通常需要多个（1万个以上）钢球从一定高度进行多次有规律的落下并冲击到涂层上。根据涂层的使用工况不同，有些涂层还需要测试其在一定温度下的抗冲击能力。因此，需要设计一种能够自动控制钢球有规律地断续落下的装置，并且，被冲击的涂层样块还能被加热且保持在设定的温度。

目前市场上已出现了一些落球实验装置，但这些落球实验装置大多是靠电磁铁控制较大质量的钢球下落冲击样品，每次钢球都要人工加上去，且每次只能冲击1次，不适合热喷涂涂层所需的这种超过1万次的冲击性能测试。另外，当前落球实验装置都没有设置样块加热和温控装置，不能测试样品在特定温度下的抗冲击性能。再者，传统的落球装置仅仅靠重力作用从漏斗中直接落下冲击样块。这种装置有两种缺陷，一种缺陷是在钢球下落时，可能出现两个钢球落下时靠得太近，从而导致后一个钢球直接冲击到前一个钢球上而没有冲击到涂层的情况；另一缺陷是漏斗中的钢球一次不能添加太多，如果每次添加的钢球太多，很容易出现钢球在漏斗中架空堵塞漏斗出口的现象。还有，这种装置需要人工反复小批量的向漏斗中加球，根本不适合这种数量巨大的热喷涂涂层冲击性能测试。

发明内容

本发明的目的是克服现有落球装置技术中存在的不足，提供一种能准确控制被测试涂层样块的温度，并且能实现钢球有规律下落并冲击涂层样品的落球实验装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的能自动控温的落球实验装置，包括底座，该底座上的一侧设置支柱，该支柱的顶端设置顶部平台，该顶部平台上安装第一调速电机，该第一调速电机的驱动轴经联轴器连接设置于轴承座上用于放置钢球的滚筒的中心轴；该滚筒上设置有便于钢球逐个落下的落球孔和用堵头堵住的加球孔；该顶部平台下方且正对落球孔的位置设有第一漏斗，该第一漏斗的底部设有导球管，该导球管的出口端设置为斜面，一花型齿轮正对该斜面设置，该花型齿轮连接第二调速电机的驱动轴，在第二调速电机带动下匀速转动，花型齿轮每转过一个齿，导球管中有且只有一颗钢球进入花型齿轮两齿间的齿槽，并随着花型齿轮的转动而下落；该导球管的下方设置第二漏斗，该第二漏斗的底部设有用以控制落球下落方向的导向管，在导向管的出口端设有涂层样块的固定夹具，该固定夹具设置于电炉上；一温控器接入电炉的控制回路中，且该温控器的热电偶连接于该涂层样块，当热电偶检测出的涂层样块温度低于温控器设定温度时，电炉启动给涂层样块加热，当热电偶检测出的涂层样块温度高于温控器设定温度时，电炉功率变小以使涂层样块保持设定温度。

该电炉设置于落球收集盒内，当钢球冲击涂层样块后，钢球全部落入落球收集盒内。

该滚筒的内壁带有由滚筒两端的中心向滚筒中部倾斜的锥面，在两锥面的交汇处设有该落球孔。该落球孔的直径比钢球直径大0.5mm，使得滚筒每旋转一周，落下1-2个钢球。滚筒中的这种锥面结构能保证钢球从滚筒上的落球孔逐一漏下，直至漏完；这样通过调整第一调速电机的转速能很好地控制向第一漏斗中的加球速度，防止第一漏斗中的钢球由于添加速度过快而发生的架空和堵塞的现象。

该第二调速电机、第一漏斗、第二漏斗、温控器分别固定于该立柱上。

该电炉通过支架设置于底座上。

本发明使用时，将一定数量和大小的钢球放在滚筒里，滚筒由第一调速电机带动旋转，实现滚筒每转一圈，从滚筒中的落球孔中落下1-2个钢球到顶部平台下方的第一漏斗中。该第一漏斗的导球管出口端装有一个被第二调速电机控制旋转的花型齿轮，钢球从第一漏斗落下经过导球管出口端时，被花型齿轮控制实现有规律地落下，花型齿轮每转过一个齿，导球管中有且只有一颗钢球进入花型齿轮两齿间的齿槽，并随着花型齿轮的转动而下落，并经过其下方的第二漏斗及竖直的导向管冲击到导向管下方出口倾斜放置的涂层样块上。涂层样块安装在固定在电炉上的固定夹具上，被电炉加热，并由温控器准确控制其加热的温度。

本发明使用时，一轮实验装入钢球的数量为1000个，待1000个钢球全部落下后，从落球收集盒中收集起这些钢球，通过滚筒上的加球孔用漏斗快速装入这1000个钢球，再用带螺纹的堵头封住该加球孔后即可进行下一轮实验。每完成一轮冲击后，用10倍的放大镜观察涂层的冲击处起皮剥落的程度，从而决定落球冲击实验是否结束。

本发明结构简单、紧凑、动作可靠，一轮实验可以有规律地落下1000个球，通过导向管冲击到涂层样块的固定部位，最终实现涂层在不同温度下的抗冲击性能的测试，大大地提高了落球实验的效率和待测试涂层的适用范围。

本发明通过设置能够旋转的带落球孔和加球孔的滚筒，并控制滚筒的转速来控制向第一漏斗中的加球速度，既避免了繁琐的人工重复劳动，又避免了第一漏斗中钢球由于单次加球次数太多而出现的钢球架空和堵塞现象。另外，在第一漏斗的导球管出口处设置控制钢球下落的花型齿轮，能控制钢球按一定频率落下，使两个钢球下落有一定的时间间隔，从而避免了后一个钢球撞击到前一个钢球上的现象。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的A处放大图。

图3为本发明滚筒结构剖视状态图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1-图3所示，本发明能自动控温的落球实验装置一实例，包括顶部平台1，安装在该顶部平台上的第一调速电机2、轴承座4、滚筒7以及连接滚筒和第一调速电机的联轴器3。滚筒7上分别开设一个较小的落球孔5和一个较大的加球孔6，钢球通过加球孔6加入后，再用带螺纹的堵头将其封闭。在顶部平台1下方且正对着滚筒落球孔的位置设置第一漏斗8，该第一漏斗8的底部设有导球管81，该导球管81的出口端设置为斜面82，一花型齿轮9正对该斜面82设置，该花型齿轮9连接第二调速电机10。正对导球管81的花型齿轮9下方设有第二漏斗11和导向管12，该导向管12用于控制钢球下落冲击的方向和位置。在导向管12的出口端是涂层样块15的固定夹具14、热电偶16、控制涂层温度的温控器13、电炉17、落球收集盒18及底座20，该固定夹具14设置于电炉17上，该热电偶16连接该温控器13的温度测试端，使用时，该热电偶16插入涂层样块15的侧孔中。该温控器13的输入、输出端接入电炉17的控制回路中。

本发明用于实验时，当实验开始，将涂层样块15固定到电炉17上方的固定夹具14中，将带螺纹的热电偶16拧入涂层样块15的侧孔中。在温控器13中设置涂层样块要加热的温度和加热速度后，打开电炉17，温控器13就会按照设定的程序来加热涂层样块：安装在涂层样块15上的热电偶16不断地将检测出的涂层样块温度反馈给温控器13，温控器13将涂层实测的温度与温控器13设定的温度进行比较，再通过调节电炉17的加热功率来控制涂层样块的温度，使涂层样块15保持在事先设定的温度。当涂层样块15的温度达到设定温度，且温度较稳定时，开始落球冲击实验。将1000个钢球通过滚筒7上的加球孔6装入该滚筒7。打开第一、二调速电机的开关，并将两个电机的转速调整至合适的转速，使得滚筒7每旋转一周，就有1-2颗钢球从滚筒7中的落球孔5落入第一漏斗8，并在重力作用下与花型齿轮9接触，该花型齿轮9在第二调速电机10的带动下按恒定速度旋转，从而控制钢球按一定频率落入下方的第二漏斗11，并由此进入导向管12，最终冲击在涂层样块15上。（可以通过调整第一、二调速电机的转速来实现第一漏斗8中始终都有钢球，并且钢球数量不太多，从而达到防止钢球在第一漏斗8中发生架空阻塞的现象。）当滚筒7中的钢球落完后，从落球收集盒18中将落下的钢球收集起来，再装入滚筒7中进行下一轮实验，如此反复，直到涂层的冲击位置出现起皮剥落为止（起皮剥落的程度采用10倍的放大镜在每轮落球实验结束后进行观察和评定），当涂层的被冲击处达到设定的起皮和剥落程度时记下落球实验总轮数，以涂层出现设定程度的起皮剥落时所经历钢球冲击的次数作为衡量指标。涂层样块发生起皮剥落时所经历的落球冲击次数越多，说明该涂层的抗冲击性能越好。

Claims (6)

1.一种能自动控温的落球实验装置，包括底座（20），该底座上的一侧设置立柱（19），该立柱的顶端设置顶部平台（1），其特征是，该顶部平台上安装第一调速电机（2），该第一调速电机的驱动轴经联轴器（3）连接设置在轴承座（4）上的用于放置钢球的滚筒（7）的中心轴；该滚筒上设置有便于钢球逐个落下的落球孔（5）和用堵头堵住的加球孔（6）；该顶部平台下方且正对落球孔的位置设有第一漏斗（8），该第一漏斗的底部设有导球管（81），该导球管的出口端设置为斜面（82），一花型齿轮（9）正对该斜面设置，该花型齿轮连接第二调速电机(10)的驱动轴，该花型齿轮（9）在第二调速电机的带动下匀速转动，花型齿轮（9）每转过一个齿，导球管（81）中有且只有一颗钢球进入花型齿轮两齿间的齿槽，并随着花型齿轮的转动而下落；该导球管的下方设置第二漏斗（11），该第二漏斗的底部设有用以控制落球下落方向的导向管（12），在导向管的出口端设有涂层样块的固定夹具（14），该固定夹具（14）设置于用于加热涂层样块的电炉（17）上；一温控器（13）接入电炉的控制回路中，且该温控器的热电偶（16）连接于该涂层样块，当热电偶检测出的涂层样块温度低于温控器设定温度时，电炉启动给涂层样块加热，当热电偶检测出的涂层样块温度高于温控器设定温度时，电炉功率变小以使涂层样块保持设定温度。

2.根据权利要求1所述的一种能自动控温的落球实验装置，其特征是，该电炉设置于落球收集盒（18）内。

3.根据权利要求1所述的一种能自动控温的落球实验装置，其特征是，该滚筒（7）的内壁带有由滚筒两端的中心向滚筒中部倾斜的锥面，在两锥面的交汇处设有落球孔（5）。

4.根据权利要求1所述的一种能自动控温的落球实验装置，其特征是，该落球孔的直径比钢球直径大0.5mm，使得滚筒每旋转一周，落下1-2个钢球。

5.根据权利要求1所述的一种能自动控温的落球实验装置，其特征是，该第二调速电机、第一漏斗、第二漏斗、温控器分别固定于立柱上。

6.根据权利要求1所述的一种能自动控温的落球实验装置，其特征是，电炉通过支架（21）设置于底座（20）上。