CN105300852B - 块状颗粒碰撞性能试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种块状颗粒碰撞性能试验台，包括尾板碰撞箱和侧板碰撞箱，尾板碰撞箱或侧板碰撞箱可拆卸的安装在碰撞台支座上，碰撞台支座和电机支座通过转动连接组件连接，电机支座上安装驱动平台，驱动平台上安装变频电机和同步带轮，变频电机输出轴通过联轴器与同步带轮相连，从动支座与电机支座之间通过高速皮带距离架相连，从动支座上安装从动平台,从动平台上安装同步带轮，高速同步皮带一端与驱动平台的同步带轮相连，高速同步皮带另一端与从动平台的同步带轮相连，高速摄像机安装在尾板碰撞箱或侧板碰撞箱一侧的相机支架上。本发明块状颗粒碰撞性能试验台具有结构简单、占用空间较小、功能多样、试验台工作稳定等优点。

Description

块状颗粒碰撞性能试验台

技术领域

本发明涉及一种块状颗粒碰撞性能试验台，适用于测试块状煤或者岩石类颗粒之间、颗粒与金属板材之间的碰撞力，以及碰撞后颗粒的运动轨迹。

背景技术

块状颗粒，尤其是矿石类的块状颗粒，在开采、分选、输送、使用中不可避免的发生颗粒与颗粒、颗粒与金属板材的碰撞行为。而颗粒的碰撞行为对颗粒粒径变化、加工及输送过程中粉尘形成以及最终应用时颗粒性质有至关重要的影响，特别是颗粒碰撞后的运动轨迹及颗粒碰撞力，是广大科技工作者研究块状颗粒时极其重要的颗粒性能参数。然而，目前为止鲜有见针对块状颗粒的碰撞性能试验设备。

发明内容

发明目的：本发明的目的是弥补现有颗粒碰撞测量技术中存在的不足，提供一种既可测量颗粒之间碰撞后运动轨迹、又可测量颗粒与金属板之间的碰撞力以及碰撞后运动轨迹的块状颗粒碰撞性能试验台。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种块状颗粒碰撞性能试验台，其特征在于：包括碰撞台支座、尾板碰撞箱、侧板碰撞箱、高速摄像机、相机支架、变频电机、驱动平台、电机支座、高速同步皮带、高速皮带距离架、从动平台和从动支座；

尾板碰撞箱或侧板碰撞箱可拆卸的安装在碰撞台支座上，碰撞台支座和电机支座通过转动连接组件连接，碰撞台支座和电机支座通过转动连接组件可相对转动，电机支座上安装驱动平台，驱动平台上安装变频电机和同步带轮，变频电机输出轴通过联轴器与同步带轮相连，从动支座与电机支座之间通过高速皮带距离架相连，从动支座上安装从动平台,从动平台上安装同步带轮，高速同步皮带一端与驱动平台的同步带轮相连，高速同步皮带另一端与从动平台的同步带轮相连，高速摄像机安装在尾板碰撞箱或侧板碰撞箱一侧的相机支架上。

进一步的，所述碰撞台支座包括支座架、底板、连接座Ⅰ和连接座Ⅱ，支座架由多根方形钢管焊接而成，支座架底部与底板焊接固定，底板端部安装有用于确定尾板碰撞箱与电机支座相对位置的连接座Ⅱ，以及用于确定侧板碰撞箱与电机支座相对位置的连接座Ⅰ，连接座Ⅱ和连接座Ⅰ均设有销轴孔，电机支座端部设有距离板，距离板设有至少一个安装孔，安装孔内设有销轴，连接座Ⅰ或连接座Ⅱ与销轴构成转动连接组件。

进一步的，所述尾板碰撞箱包括方形底板、两块侧板、第一碰撞板、方形透明板和连接角铁，两块侧板底部分别插入方形底板两个凹槽内并用连接角铁固定，方形透明板通过连接角铁分别与两块侧板顶部相连，方形底板尾部安装有第一碰撞板，第一碰撞板外侧安装有至少一组冲击力传感器；尾板碰撞箱安装在碰撞台支座上时，尾板碰撞箱的中轴线与高速同步皮带的中轴线共线，连接座Ⅱ在尾板碰撞箱的投影位于尾板碰撞箱的中轴线上。

进一步的，所述侧板碰撞箱包括半弧底板、长侧板、半弧透明板、第二碰撞板、短侧板和固定板，长侧板和短侧板分别插入半弧底板两个凹槽内并用连接角铁固定，长侧板和短侧板外侧各安装有至少一组冲击力传感器，半弧透明板通过连接角铁分别与长侧板和短侧板顶部相连，半弧底板尾部通过固定板安装有位置可调节的第二碰撞板；侧板碰撞箱安装在碰撞台支座上时，侧板碰撞箱的中轴线与高速同步皮带的中轴线之间形成10°～70°的夹角，连接座Ⅰ在侧板碰撞箱的投影位于半弧底板的圆弧中心。

进一步的，所述高速同步皮带为双面齿同步带，高速同步皮带与颗粒接触面的齿间距为颗粒粒径的2～3倍。

进一步的，所述驱动平台和从动平台上的同步带轮均安装有转速传感器。

有益效果：本发明块状颗粒碰撞性能试验台具有结构简单、占用空间较小、功能多样、试验台工作稳定等优点；通过更换碰撞台支座上的碰撞箱、调整碰撞台支座与电机支座的连接方式，并配合冲击力传感器、转速传感器和高速摄像机，可获得不同初速度下的颗粒与颗粒碰撞、颗粒与金属板碰撞以及颗粒与金属板连续碰撞时的碰撞力和运动轨迹；同时，通过更换不同材料和不同表面粗糙度的方形底板、半弧底板、长侧板和短侧板，可获得颗粒碰撞性能与材料和表面粗糙度之间的关系；该发明填补了块状颗粒的碰撞力和碰后运动轨迹测量的空白，具有广泛的实用性和较强的创新性。

附图说明

图1为本发明的尾板碰撞台正视图；

图2为本发明的尾板碰撞台俯视图；

图3为本发明的尾板碰撞台轴测图；

图4为本发明的侧板碰撞台正视图；

图5为本发明的侧板碰撞台俯视图；

图6为本发明的侧板碰撞台轴测图；

图7为本发明的碰撞台支座轴测图；

图8为本发明的电机支座与驱动平台轴测图。

图9为本发明的尾板碰撞箱轴测图；

图10为本发明的侧板碰撞箱轴测图；

图中：1、碰撞台支座，2、尾板碰撞箱，3、侧板碰撞箱，4、高速摄像机，5、相机支架，6、变频电机，7、驱动平台，8、电机支座，9、高速同步皮带，10、高速皮带距离架，11、从动平台，12、从动支座，1-1、支座架，1-2、底板，1-3、连接座Ⅰ，1-4、连接座Ⅱ，2-1、方形底板，2-2、侧板，2-3、第一碰撞板，2-4、方形透明板，2-5、连接角铁，3-1、半弧底板，3-2、长侧板，3-3、半弧透明板，3-4、第二碰撞板，3-5、短侧板，3-6、固定板，8-1、距离板，8-2、销轴。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1至6所示，本发明的块状颗粒碰撞性能试验台，包括碰撞台支座1、尾板碰撞箱2、侧板碰撞箱3、高速摄像机4、相机支架5、变频电机6、驱动平台7、电机支座8、高速同步皮带9、高速皮带距离架10、从动平台11和从动支座12。尾板碰撞箱2或侧板碰撞箱3可拆卸的安装在碰撞台支座1上，碰撞台支座1和电机支座8通过转动接组件连接，碰撞台支座1和电机支座8通过转动连接组件可相对转动，电机支座8上安装驱动平台7，驱动平台7上安装变频电机6和同步带轮，变频电机6输出轴通过联轴器与同步带轮相连，从动支座12与电机支座8之间通过高速皮带距离架10相连，从动支座12上安装从动平台11,从动平台11上安装同步带轮，高速同步皮带9一端与驱动平台7的同步带轮相连，高速同步皮带9另一端与从动平台11的同步带轮相连，高速摄像机4安装在尾板碰撞箱2或侧板碰撞箱3一侧的相机支架5上。

本实施例中，所述高速同步皮带9为双面齿同步带，高速同步皮带9与颗粒接触面的齿间距为颗粒粒径的2～3倍。所述驱动平台7和从动平台11上的同步带轮均安装有转速传感器。

如图7和8所示，所述碰撞台支座1包括支座架1-1、底板1-2、连接座Ⅰ1-3和连接座Ⅱ1-4，支座架1-1由多根方形钢管焊接而成，支座架1-1底部与底板1-2焊接固定，底板1-2端部安装有用于确定尾板碰撞箱2与电机支座8相对位置的连接座Ⅱ1-4，以及用于确定侧板碰撞箱3与电机支座8相对位置的连接座Ⅰ1-3，连接座Ⅱ1-4和连接座Ⅰ1-3均设有销轴孔，电机支座8端部设有距离板8-1，距离板8-1设有1～10个安装孔，相邻两个安装孔孔间距为10～20mm，安装孔内设有销轴8-2，连接座Ⅰ1-3或连接座Ⅱ1-4与销轴8-2构成转动连接组件。

如图9所示，所述尾板碰撞箱2包括方形底板2-1、两块侧板2-2、第一碰撞板2-3、方形透明板2-4和连接角铁2-5，方形底板2-1的材料为钢板、铁板或铜板，其表面粗糙度为1.6、3.2、6.3或12.5，两块侧板2-2底部分别插入方形底板2-1两个凹槽内并用连接角铁2-5固定，方形透明板2-4通过连接角铁2-5分别与两块侧板2-2顶部相连，方形底板2-1尾部安装有第一碰撞板2-3，第一碰撞板2-3表面粗糙度为1.6，第一碰撞板2-3外侧安装有1～4组冲击力传感器；尾板碰撞箱2安装在碰撞台支座1上时，尾板碰撞箱2的中轴线与高速同步皮带9的中轴线共线，连接座Ⅱ1-4在尾板碰撞箱2的投影位于尾板碰撞箱2的中轴线上。

如图10所示，所述侧板碰撞箱3包括半弧底板3-1、长侧板3-2、半弧透明板3-3、第二碰撞板3-4、短侧板3-5和固定板3-6，半弧底板3-1、长侧板3-2和短侧板3-5的材料为钢板、铁板或铜板，半弧底板3-1、长侧板3-2和短侧板3-5的表面粗糙度为1.6、3.2、6.3或12.5，长侧板3-2和短侧板3-5分别插入半弧底板3-1两个凹槽内并用连接角铁2-5固定，长侧板3-2和短侧板3-5外侧各安装有1～10组冲击力传感器，半弧透明板3-3通过连接角铁2-5分别与长侧板3-2和短侧板3-5顶部相连，半弧底板3-1尾部通过固定板3-6安装有位置可调节的第二碰撞板3-4。侧板碰撞箱3安装在碰撞台支座1上时，侧板碰撞箱3的中轴线与高速同步皮带9的中轴线之间形成10°～70°的夹角，连接座Ⅰ1-3在侧板碰撞箱3的投影位于半弧底板3-1的圆弧中心。

本发明的具体操作步骤如下：

(1)尾板碰撞试验

①将尾板碰撞箱2安装在碰撞台支座1上，并将电机支座8的销轴8-2安装在碰撞台支座1的连接座Ⅱ1-4中；

②调整碰撞台支座1与电机支座8之间角度，并选择距离板8-1合适的安装孔位置，使尾板碰撞箱2的方形底板2-1平面与高速同步皮带9在同一平面上，且方形底板2-1平面的中心线与高速同步皮带9平面的中心线共线；

③将高速摄像机4安装在相机支架5上，调整相机架5和高速摄像机4位置，使高速摄像机4能通过尾板碰撞箱2的方形透明板2-4俯拍方形底板2-1和第一碰撞板2-3；

④在第一碰撞板2-3外侧安装至少一组冲击力传感器，同时将冲击力传感器与转速传感器同时接入数据采集系统，并调整传感器零点；

⑤设定与变频电机6相连的变频器输出频率，启动变频器待变频电机6转速达到稳定，通过转速传感器测量同步带轮实时转速并计算高速同步皮带9的线速度；

⑥当测量块状颗粒之间碰撞后运动轨迹时，首先启动高速摄像机4，之后在尾板碰撞箱2的方形底板2-1中间及高速同步皮带9的从动端分别放入块状颗粒，高速同步皮带9上的块状颗粒随高速同步皮带9一同运动到驱动端，并射入尾板碰撞箱2与在尾板碰撞箱2的方形底板2-1中间块状颗粒的发生碰撞。待两个块状颗粒停止运动或运动出尾板碰撞箱2时，停止高速摄像机4，获得块状颗粒之间碰撞前后的运动轨迹；

⑦当测量块状颗粒与金属板碰撞前后运动轨迹和冲击力时，首先启动高速摄像机4和数据采集系统，之后在高速同步皮带9的从动端放入一个块状颗粒，块状颗粒随高速同步皮带9一同运动到驱动端，并射入尾板碰撞箱2与尾板碰撞箱2的第一碰撞板2-3发生碰撞。待块状颗粒停止运动或弹出尾板碰撞箱2时，停止高速摄像机4和数据采集系统，获得块状颗粒碰撞前后的运动轨迹和冲击力。

(2)侧板碰撞试验

①将侧板碰撞箱3安装在碰撞台支座1上，并将电机支座8的销轴8-2安装在碰撞台支座1的连接座Ⅰ1-3中；

②调整碰撞台支座1与电机支座8之间角度，并选择距离板8-1合适的安装孔位置，使侧板碰撞箱3的半弧底板3-1平面与高速同步皮带9在同一平面上，且半弧底板3-1平面的中心线与高速同步皮带9平面的中心线之间形成所需的夹角；

③将高速摄像机4安装在相机支架5上，调整相机架5和高速摄像机4位置，使高速摄像机4能通过侧板碰撞箱3的半弧透明板3-3俯拍半弧底板3-1、长侧板3-2、短侧板3-5以及第二碰撞板3-4；

④在长侧板3-2和短侧板3-5外侧安装至少一组冲击力传感器，同时将冲击力传感器与转速传感器同时接入数据采集系统，并调整传感器零点；

⑤设定与变频电机6相连的变频器输出频率，启动变频器待变频电机6转速达到稳定，通过转速传感器测量同步带轮实时转速并计算高速同步皮带9的线速度；

⑥启动高速摄像机4和数据采集系统，在高速同步皮带9的从动端放入一个块状颗粒，块状颗粒随高速同步皮带9一同运动到驱动端，并射入侧板碰撞箱3与长侧板3-2和短侧板3-5发生连续碰撞；

⑦待块状颗粒停止运动或弹出侧板碰撞箱3时，停止高速摄像机4和数据采集系统，获得块状颗粒碰撞前后的运动轨迹和冲击力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种块状颗粒碰撞性能试验台，其特征在于：包括碰撞台支座(1)、尾板碰撞箱(2)、侧板碰撞箱(3)、高速摄像机(4)、相机支架(5)、变频电机(6)、驱动平台(7)、电机支座(8)、高速同步皮带(9)、高速皮带距离架(10)、从动平台(11)和从动支座(12)；

尾板碰撞箱(2)或侧板碰撞箱(3)可拆卸的安装在碰撞台支座(1)上，碰撞台支座(1)和电机支座(8)通过转动连接组件连接，碰撞台支座(1)和电机支座(8)通过转动连接组件可相对转动，电机支座(8)上安装驱动平台(7)，驱动平台(7)上安装变频电机(6)和同步带轮，变频电机(6)输出轴通过联轴器与同步带轮相连，从动支座(12)与电机支座(8)之间通过高速皮带距离架(10)相连，从动支座(12)上安装从动平台(11),从动平台(11)上安装同步带轮，高速同步皮带(9)一端与驱动平台(7)的同步带轮相连，高速同步皮带(9)另一端与从动平台(11)的同步带轮相连，高速摄像机(4)安装在尾板碰撞箱(2)或侧板碰撞箱(3)一侧的相机支架(5)上；

所述尾板碰撞箱(2)包括方形底板(2-1)、两块侧板(2-2)、第一碰撞板(2-3)、方形透明板(2-4)和连接角铁(2-5)，两块侧板(2-2)底部分别插入方形底板(2-1)两个凹槽内并用连接角铁(2-5)固定，方形透明板(2-4)通过连接角铁(2-5)分别与两块侧板(2-2)顶部相连，方形底板(2-1)尾部安装有第一碰撞板(2-3)，第一碰撞板(2-3)外侧安装有至少一组冲击力传感器；

所述侧板碰撞箱(3)包括半弧底板(3-1)、长侧板(3-2)、半弧透明板(3-3)、第二碰撞板(3-4)、短侧板(3-5)和固定板(3-6)，长侧板(3-2)和短侧板(3-5)分别插入半弧底板(3-1)两个凹槽内并用连接角铁(2-5)固定，长侧板(3-2)和短侧板(3-5)外侧各安装有至少一组冲击力传感器，半弧透明板(3-3)通过连接角铁(2-5)分别与长侧板(3-2)和短侧板(3-5)顶部相连，半弧底板(3-1)尾部通过固定板(3-6)安装有位置可调节的第二碰撞板(3-4)。

2.根据权利要求1所述的一种块状颗粒碰撞性能试验台，其特征在于：所述碰撞台支座(1)包括支座架(1-1)、底板(1-2)、连接座Ⅰ(1-3)和连接座Ⅱ(1-4)，支座架(1-1)由多根方形钢管焊接而成，支座架(1-1)底部与底板(1-2)焊接固定，底板(1-2)端部安装有用于确定尾板碰撞箱(2)与电机支座(8)相对位置的连接座Ⅱ(1-4)，以及用于确定侧板碰撞箱(3)与电机支座(8)相对位置的连接座Ⅰ(1-3)，连接座Ⅱ(1-4)和连接座Ⅰ(1-3)均设有销轴孔，电机支座(8)端部设有距离板(8-1)，距离板(8-1)设有至少一个安装孔，安装孔内设有销轴(8-2)，连接座Ⅰ(1-3)或连接座Ⅱ(1-4)与销轴(8-2)构成转动连接组件。

3.根据权利要求2所述的一种块状颗粒碰撞性能试验台，其特征在于：所述尾板碰撞箱(2)安装在碰撞台支座(1)上时，尾板碰撞箱(2)的中轴线与高速同步皮带(9)的中轴线共线，连接座Ⅱ(1-4)在尾板碰撞箱(2)的投影位于尾板碰撞箱(2)的中轴线上。

4.根据权利要求2所述的一种块状颗粒碰撞性能试验台，其特征在于：所述侧板碰撞箱(3)安装在碰撞台支座(1)上时，侧板碰撞箱(3)的中轴线与高速同步皮带(9)的中轴线之间形成10°～70°的夹角，连接座Ⅰ(1-3)在侧板碰撞箱(3)的投影位于半弧底板(3-1)的圆弧中心。

5.根据权利要求1所述的一种块状颗粒碰撞性能试验台，其特征在于：所述高速同步皮带(9)为双面齿同步带，高速同步皮带(9)与颗粒接触面的齿间距为颗粒粒径的2～3倍。

6.根据权利要求1所述的一种块状颗粒碰撞性能试验台，其特征在于：所述驱动平台(7)和从动平台(11)上的同步带轮均安装有转速传感器。