CN108519295B - 可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台，包括实验材料存储装置、实验材料输送装置和液压剪切装置，所述实验材料输送装置位于所述实验材料存储装置和所述液压剪切装置之间；所述实验材料存储装置，用于存储实验材料及将所述实验材料传递给所述实验材料输送装置；所述实验材料输送装置，用于传输所述实验材料给所述液压剪切装置；所述液压剪切装置，用于剪切所述实验材料。本发明能够准确检测液压剪切设备在以切应力为主的应力状态下长期工作的磨损情况，且实验成本低，实验方式灵活，实验数据真实可靠。

Description

可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台
技术领域
本发明涉及实验设备技术领域，具体涉及一种可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台。
背景技术
如今在机械行业液压剪切设备的使用变得日益频繁，所以，关于液压剪切设备在工作时刀头的磨损程度的参数检测变得尤为重要。如何准确真实的检测液压剪切设备在以切应力为主的应力状态下长期工作的磨损情况，对在机械行业液压剪切设备的使用具有重大意义，然而市场上对液压剪切设备的磨损参数测定尚未有一套完善的实验系统。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种能够准确检测液压剪切设备在以切应力为主的应力状态下长期工作的磨损情况的可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台。
考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台，包括实验材料存储装置、实验材料输送装置和液压剪切装置，所述实验材料输送装置位于所述实验材料存储装置和所述液压剪切装置之间；
所述实验材料存储装置，用于存储实验材料及将所述实验材料传递给所述实验材料输送装置；
所述实验材料输送装置，用于传输所述实验材料给所述液压剪切装置；
所述液压剪切装置，用于剪切所述实验材料；且所述液压剪切装置上的液压剪刀片为可拆卸连接，以方便对所述液压剪刀片的磨损情况进行检测。
为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：
根据本发明的一个实施方案，还包括实验平台，所述实验材料存储装置、实验材料输送装置和液压剪切装置都设置于所述实验平台上。
根据本发明的另一个实施方案，所述实验材料存储装置包括储料箱、伺服电机、第一同步带、偏心轮、推架、第一电动推杆和滚轮；所述储料箱上设置实验材料出口；所述伺服电机的输出端与所述第一同步带连接，所述第一同步带再与转轴连接，所述偏心轮设置于所述转轴上，所述偏心轮再与设置于所述推架一侧的滚轮配合，所述推架另一侧位于导槽上方，所述推架用于将多余实验材料从所述实验材料出口推回所述实验材料存储装置内；所述导槽位于所述实验材料出口下方，所述导槽用于接入从所述实验材料出口落入的实验材料；靠近所述导槽一端处设置用于将位于所述导槽内的实验材料推至所述实验材料输送装置的所述第一电动推杆。
根据本发明的另一个实施方案，还包括推架安装架，所述推架安装架上设置滑槽；所述推架上设置的所述滚轮为两个，两个所述滚轮分别安装于两根第一连接杆上，两根所述第一连接杆再垂于连接于第二连接杆，所述第一连接杆与所述滑槽滑动连接，所述推架安装架与所述第二连接杆之间设置复位弹簧。
根据本发明的另一个实施方案，所述导槽设置于第一液压缸上。
根据本发明的另一个实施方案，所述实验材料输送装置包括第一支撑架、转动运载筒、步进电机、第二同步带、槽轮装置和第二电动推杆，所述转动运载筒至少为两个，至少为两个的所述转动运载筒组成的架体安装在所述第一支撑架上且由设置于所述第一支撑架一侧的所述槽轮装置带动转动，所述槽轮装置通过所述第二同步带与所述步进电机连接，所述第二电动推杆的设置于所述第一支撑架另一侧用于将所述转动运载筒内的实验材料推出至所述液压剪切装置。
根据本发明的另一个实施方案，所述步进电机设置于第二支撑架上。
根据本发明的另一个实施方案，所述第一支撑架为三角支撑架。
本发明还可以是：
根据本发明的另一个实施方案，所述液压剪切装置包括支撑刀架、第二液压缸、换向阀、节流阀和液压泵；所述液压泵连接所述节流阀，所述节流阀再连接换向阀，所述换向阀再连接第二液压缸，所述第二液压缸再连接液压剪刀片，所述液压剪刀片固定在支撑刀架上，所述支撑刀架上设置用于检测剪切力大小的压力传感器。
根据本发明的另一个实施方案，还包括工控计算机，所述工控计算机用于获取所述压力传感器检测的数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：
本发明的一种可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台，1)实验成本低，实验仿真程度较高，可模拟多种情况下刀口磨损情况；2)液压剪切频率可调，获得的实验数据真实可靠；3)实验方式灵活，可通过更换不同刀具材料改变实验目的；4)实验系统可以长时间自主工作，被剪切的实验材料的进给速度和液压剪切的频率均可控制。
附图说明
为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
图1为根据本发明一个实施例的可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台整体结构示意图。
图2为根据本发明一个实施例的实验材料存储装置的结构示意图。
图3为根据本发明一个实施例的实验材料输送装置的结构示意图。
图4为根据本发明一个实施例的液压剪切装置的结构示意图。
其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
1－实验材料存储装置，101－储料箱，102－伺服电机，103－第一同步带，104－偏心轮，105－复位弹簧，106－推架，107－第一电动推杆，108－第三支撑架，109－推架安装架，110－第一液压缸，111－导槽，112－滚轮，113－销钉，114－转轴，115－实验材料出口，116－滑槽，117－第一连接杆，118－第二连接杆，2－实验材料输送装置，201－第一支撑架，202－转动运载筒，203－步进电机，204－第二同步带，205－槽轮装置，206－第二支撑架，207－第二电动推杆，3－液压剪切装置，301－支撑刀架，302－液压剪刀片，303－第二液压缸，304－换向阀，305－节流阀，306－液压泵，307－紧固螺栓，4－实验平台。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，图1示出了根据本发明一个实施例的可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台整体结构，一种可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台，包括实验材料存储装置1、实验材料输送装置2和液压剪切装置3，所述实验材料输送装置2位于所述实验材料存储装置1和所述液压剪切装置3之间；所述实验材料存储装置1用于存储实验材料及将所述实验材料传递给所述实验材料输送装置2；所述实验材料输送装置2用于传输所述实验材料给所述液压剪切装置3；所述液压剪切装置3用于剪切所述实验材料；且所述液压剪切装置3上的液压剪刀片302为可拆卸连接，以方便对所述液压剪刀片302的磨损情况进行检测。
以及所述实验材料存储装置1、实验材料输送装置2和液压剪切装置3均可固定设置于所述实验平台4上，实验平台4可位于水平地面上，以及进一步可使用地角螺栓进行固定。
如图2所示，图2示出了根据本发明一个实施例的实验材料存储装置的结构，所述实验材料存储装置1包括储料箱101、伺服电机102、第一同步带103、偏心轮104、推架106、第一电动推杆107和滚轮112；所述储料箱10上设置实验材料出口115；所述伺服电机102的输出端与所述第一同步带103连接，所述第一同步带103再与转轴114连接，所述偏心轮104设置于所述转轴114上，所述偏心轮104再与设置于所述推架106一侧的滚轮112配合，所述推架106另一侧位于导槽111上方，所述推架106用于将多余实验材料从所述实验材料出口115推回所述实验材料存储装置1内；所述导槽111位于所述实验材料出口115下方，所述导槽111用于接入从所述实验材料出口115落入的实验材料；靠近所述导槽111一端处设置用于将位于所述导槽111内的实验材料推至所述实验材料输送装置2的所述第一电动推杆107。图3中的实验材料输送装置2中的转动运载筒202与实验材料存放装置1的导槽111对准，液压剪切装置3固定于实验平台4上，且其剪切刀口与实验材料传送装置2的转动运载筒202处于同一直线上。实验材料存储装置1可设置于第三支撑架108上，第三支撑架108通过螺栓固定在实验平台4上。
以及还包括推架安装架109，所述推架安装架109上设置滑槽116；所述推架106上设置的所述滚轮112为两个，两个所述滚轮112分别安装于两根第一连接杆117上，两根所述第一连接杆117再垂于连接于第二连接杆118，所述第一连接杆117与所述滑槽116滑动连接，所述推架安装架109与所述第二连接杆118之间设置复位弹簧105。
所述导槽111设置于第一液压缸110上，导槽111与第一液压缸110可用螺栓连接，第一液压缸110用螺栓或销钉113等固定在实验平台4上。
实验材料落入导槽111内，伺服电机102与第三支撑架108相连，启动时带动第一同步带103传动，与第一同步带103和偏心轮104相连的轴带动偏心轮104转动，偏心轮104相接触的滚轮112再转动，从而使推架106相对推架安装架109上的滑槽116运动，将从储料箱101卸料口滚出的钢筋推回，第一电动推杆107推动实验材料到转动运载筒202内达到实验材料的传送。
如图3所示，图3示出了根据本发明一个实施例的实验材料输送装置的结构，所述实验材料输送装置2包括第一支撑架201、转动运载筒202、步进电机203、第二同步带204、槽轮装置205和第二电动推杆207，所述转动运载筒202至少为两个，至少为两个的所述转动运载筒202组成的架体安装在所述第一支撑架201上且由设置于所述第一支撑架201一侧的所述槽轮装置205带动转动，所述槽轮装置205通过所述第二同步带204与所述步进电机203连接，所述第二电动推杆207的设置于所述第一支撑架201另一侧用于将所述转动运载筒202内的实验材料推出至所述液压剪切装置3。
所述步进电机203设置于第二支撑架206上。
所述第一支撑架201可优选三角支撑架等。
步进电机203开启时带动第二同步带204转动，与第二同步带204相连的轴带动槽轮装置205转动，与槽轮装置205相连的轴同时连接第一支撑架201和转动运载筒202，槽轮装置205的转动使与其相连的轴转动，从而带动转动运料筒202转动，步进电机203通过第二支撑架206用螺栓连接固定在实验平台4上，用于支撑和固定转动运载筒202，待转动运载筒202与第二电动推杆207运动到设定位置时，步进电机203停机，第二电动推杆207工作，将实验材料推出，从而实现运载实验材料的功能。实验材料输送装置2的主要作用是提高液压剪切装置3剪切试验的流畅性，通过控制进料速度来控制剪切频率，可根据试验要求选择连续剪切试验或是间断性剪切试验。
如图4所示，图4示出了根据本发明一个实施例的液压剪切装置的结构，所述液压剪切装置3包括支撑刀架301、第二液压缸303、换向阀304、节流阀305和液压泵306；所述液压泵306连接所述节流阀305，所述节流阀305再连接换向阀304，所述换向阀304再连接第二液压缸303，所述第二液压缸303再连接液压剪刀片302，所述液压剪刀片302固定在支撑刀架301上，所述支撑刀架301上设置用于检测剪切力大小的压力传感器。以及可通过工控计算机获取所述压力传感器检测的数据和第二液压缸303的数据。其中支撑刀架301可通过紧固螺栓307固定在实验平台4上。
一种基于上述装置的实验过程：
准备过程：
1，按照实验要求，选取实验所需材料。对可拆卸液压剪刀片302进行更换。
2，根据实验要求，在储料箱101中添加实验材料。
3，工控计算机检测实验系统各个部分是否正常。
实验：
1，通过工控计算机设定电机转速，剪切频率，电动推杆进给速度等试验参数。
2，完成上述准备过程，使上方转动运料筒202与导槽111对齐，下方的转动运料筒202与第二电动推杆207对齐。
3，实验材料滚入导槽111，伺服电机102开始工作，伺服电机102通过带传动使偏心轮104转动，从而将多余的实验材料推回储料箱101；确保导槽111内仅剩一根实验材料。
4，第一电动推杆107工作，将实验材料推进转动运料筒202中，步进电机203通过第二同步带204带动槽轮装置205转动，从而使与槽轮装置205相连的转动运料筒202转动，待装有实验材料的转动运料筒202转到与第二电动推杆207位于同一直线时停止，第二电动推杆207运行推出实验材料，实验材料输入液压剪切系统3开始剪切，从而实现对实验金属材料的剪切动作。
5，工控计算机检测液压系统的工作状况，例如，可以获得第二液压缸303的伸缩次数及频率，即获得液压剪刀片302的剪切频率。
6，重复上述实验过程，进行重复实验，实验完成后,采用扫描电镜对液压剪刀头的磨损形貌进行检测，利用天平测量磨损前后的重量计算磨损量,结合工控计算机记录的数据对刀头的磨损机理进行分析。
本说明书中各个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (9)

1.一种可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台，其特征在于包括实验材料存储装置(1)、实验材料输送装置(2)和液压剪切装置(3)，所述实验材料输送装置(2)位于所述实验材料存储装置(1)和所述液压剪切装置(3)之间；
所述实验材料存储装置(1)，用于存储实验材料及将所述实验材料传递给所述实验材料输送装置(2)；
所述实验材料输送装置(2)，用于传输所述实验材料给所述液压剪切装置(3)；所述实验材料输送装置(2)包括第一支撑架(201)、转动运载筒(202)、步进电机(203)、第二同步带(204)、槽轮装置(205)和第二电动推杆(207)，所述转动运载筒(202)至少为两个，至少为两个的所述转动运载筒(202)组成的架体安装在所述第一支撑架(201)上且由设置于所述第一支撑架(201)一侧的所述槽轮装置(205)带动转动，所述槽轮装置(205)通过所述第二同步带(204)与所述步进电机(203)连接，所述第二电动推杆(207)设置于所述第一支撑架(201)另一侧，其用于将所述转动运载筒(202)内的实验材料推出至所述液压剪切装置(3)；
所述液压剪切装置(3)，用于剪切所述实验材料；且所述液压剪切装置(3)上的液压剪刀片(302)为可拆卸连接，以方便对所述液压剪刀片(302)的磨损情况进行检测。
2.根据权利要求1所述的可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台，其特征在于还包括实验平台(4)，所述实验材料存储装置(1)、实验材料输送装置(2)和液压剪切装置(3)都设置于所述实验平台(4)上。
3.根据权利要求1所述的可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台，其特征在于所述实验材料存储装置(1)包括储料箱(101)、伺服电机(102)、第一同步带(103)、偏心轮(104)、推架(106)、第一电动推杆(107)和滚轮(112)；所述储料箱(101)上设置实验材料出口(115)；所述伺服电机(102)的输出端与所述第一同步带(103)连接，所述第一同步带(103)再与转轴(114)连接，所述偏心轮(104)设置于所述转轴(114)上，所述偏心轮(104)再与设置于所述推架(106)一侧的滚轮(112)配合；所述推架(106)另一侧位于导槽(111)上方，所述推架(106)用于将多余实验材料从所述实验材料出口(115)推回所述实验材料存储装置(1)内；所述导槽(111)位于所述实验材料出口(115)下方，所述导槽(111)用于接入从所述实验材料出口(115)落入的实验材料；靠近所述导槽(111)一端处设置用于将位于所述导槽(111)内的实验材料推至所述实验材料输送装置(2)的所述第一电动推杆(107)。
4.根据权利要求3所述的可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台，其特征在于还包括推架安装架(109)，所述推架安装架(109)上设置滑槽(116)；所述推架(106)上设置的所述滚轮(112)为两个，两个所述滚轮(112)分别安装于两根第一连接杆(117)上，两根所述第一连接杆(117)再垂于连接于第二连接杆(118)，所述第一连接杆(117)与所述滑槽(116)滑动连接，所述推架安装架(109)与所述第二连接杆(118)之间设置复位弹簧(105)。
5.根据权利要求3所述的可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台，其特征在于所述导槽(111)设置于第一液压缸(110)上。
6.根据权利要求1所述的可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台，其特征在于所述步进电机(203)设置于第二支撑架(206)上。
7.根据权利要求1所述的可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台，其特征在于所述第一支撑架(201)为三角支撑架。
8.根据权利要求1所述的可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台，其特征在于所述液压剪切装置(3)包括支撑刀架(301)、第二液压缸(303)、换向阀(304)、节流阀(305)和液压泵(306)；所述液压泵(306)连接所述节流阀(305)，所述节流阀(305)再连接换向阀(304)，所述换向阀(304)再连接第二液压缸(303)，所述第二液压缸(303)再连接液压剪刀片(302)，所述液压剪刀片(302)固定在支撑刀架(301)上，所述支撑刀架(301)上设置用于检测剪切力大小的压力传感器。
9.根据权利要求8所述的可变参数的剪切式金属材料磨损实验平台，其特征在于还包括工控计算机，所述工控计算机用于获取所述压力传感器检测的数据。
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