CN111398075A - 一种陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机和试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机和试验方法，包括壳体、提升传输装置及供电系统；设于所述壳体上的进球口、出球口，所述出球口位于进球口的下方；设于进球口、出球口之间的碰撞板；所述提升传输装置设有传输带及配置于传输带上的提升斗；设于所述提升传输装置的入球口、送球口，所述入球口位于送球口的下方；第一传送组件，其作用在于承接来自出球口的陶瓷球，并将陶瓷球转移至入球口，所述陶瓷球经由入球口进入提升斗；第二传送组件，所述第二传送组件伸入送球口，其作用在于承接来自出提升斗的陶瓷球，将陶瓷球输送至进球口。促进陶瓷球行业向高强度、高耐磨性、高冲击韧性方面发展，推动陶瓷球行业和水泥行业的共同进步。

Description

一种陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机和试验方法

技术领域

本发明涉及陶瓷球抗冲击领域，尤其涉及一种陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机和试验方法。

背景技术

陶瓷球的抗冲击疲劳寿命指标是水泥粉磨系统用耐磨氧化铝陶瓷球的一个重要指标。

目前没有检测陶瓷球抗冲击疲劳寿命的设备，陶瓷(陶瓷球)球产品此项验收是通过人工手动操作来实现，即把陶瓷球从6米或一定的高度自由落体抛出，撞击在钢板上，达到一定次数后观察是否破损。

此试验过程存在一下几个问题，一、试验的场地比较难选择，一般实验室不好实现；二、试验过程人的影响因素较大；三、试验的人工工时耗费较多，试验至少得2个人才能实现，需要把球不停地运送到一定高度后再抛下，上千次枯燥的试验过程，最终很难测出陶瓷球的抗冲击疲劳寿命。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机和试验方法。

根据本发明的一个方面，提供一种陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机，其特征在于，包括

壳体、提升传输装置及供电系统；

设于所述壳体上的进球口、出球口，所述出球口位于进球口的下方；

设于进球口、出球口之间的碰撞板；

所述提升传输装置设有传输带及配置于传输带上的提升斗，所述传输带位置较高的一端靠近进球口，所述传输带位置较低的一端靠近出球口；

设于所述提升传输装置的入球口、送球口，所述入球口位于送球口的下方；

第一传送组件，其作用在于承接来自出球口的陶瓷球，并将陶瓷球转移至入球口，所述陶瓷球经由入球口进入提升斗；

第二传送组件，所述第二传送组件伸入送球口，其作用在于承接来自出提升斗的陶瓷球，将陶瓷球输送至进球口。

进一步的，所述提升斗，包括与传输带连接的底板；

所述底板上相对设置侧板，所述侧板的一端通过接球板连接，所述侧板的另一端通过导球板连接；

所述底板、侧板、接球板、导球板围成一储球空间，所述接球板与底板之间的夹角为60-85°，所述导球板与底板之间的夹角不小于140°。

进一步的，相邻所述提升斗的接球板、导球板相接触。

进一步的，所述出球口设置中空封闭式的圆盘，所述圆盘内设置转盘，所述转盘通过电机控制进行匀速转动，所述转盘设置有若干条加速通道；

所述圆盘相对位于碰撞板的正上方设置陶瓷球出口，所述陶瓷球到达陶瓷球出口时，线速度及加速度的方向均竖直向下。

进一步的，所述第一传送组件与入球口之间设有筛选装置，所述筛选装置包括传输通道，所述传输通道包括由若干连杆组成的筛板，所述筛板的一端连接进球区，所述进球区用于承接来自第一传送组件的陶瓷球，所述筛板的另一端连接出球区，所述出球区与入球口连通。

进一步的，所述连杆之间的间距可根据陶瓷球的粒径大小进行调节。

进一步的，所述第一传送组件包括下传输带和下变频电机，所述陶瓷球的落点位于下传输带的中部，所述下变频电机可控制下传输带将陶瓷球向正方向或反方向传输。

进一步的，还包括控制系统，所述提升传输装置、第一传送组件、第二传送组件与控制系统信号连接。

进一步的，还包括控制系统，所述提升传输装置、第一传送组件、第二传送组件、电机与控制系统信号连接。

进一步的，控制系统配置有触摸屏控操作面板，变频器、编码器、PLC主机、扩展单元、模拟输入单元、变压器、滤波器，可直接编程输入参数，控制陶瓷球传输速度和/或进球速度和/或撞击速度。

根据本发明的一个方面，提供一种陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验方法，包括以下步骤，

随机选取若干陶瓷球由进球口装入壳体，并控制陶瓷球8.90±0.05m/s的速度竖直落向碰撞板，下落高度差为3-5米；

第一传送组件将撞击后的陶瓷球送入提升传输装置；

提升传输装置将撞击后的陶瓷球转移至进球口再次进行撞击，依次循环，直至到达预设条件时，统计各破损陶瓷球破损时撞击的次数计算陶瓷球的平均抗冲击疲劳寿命。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

1、本发明解决了试验场地的选择问题，也解决了人工试验过程中的不确定性因素，本设备可省时省力且有效的测量出陶瓷球的抗冲击疲劳寿命，代替人工进行上千次试验测出陶瓷球的有效抗疲劳寿命，指导客户生产和使用，促进陶瓷球行业向高强度、高耐磨性、高冲击韧性方面发展，推动陶瓷球行业和水泥行业的共同进步。

2、本发明底板、侧板、接球板、导球板围成一储球空间，所述接球板与底板之间的夹角为60-85°，所述导球板与底板之间的夹角不小于140°，60-85度角可保证陶瓷球落入提升斗时顺利把陶瓷球接住，顶端夹角不小于140°度翻转时，能够把陶瓷球顺利倒出；两个提升斗之间的底部又是有空隙的，可保证在翻转时相互不会造成陶瓷球的挤压碰撞。

3、本发明转盘设置有若干条加速通道，可在任意高度使得陶瓷球抛出时以任意速度下落。

4、本发明陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验方法，模拟陶瓷球在球磨机中最苛刻的冲击过程，即把陶瓷球连续的从一定高度自由落体抛下，撞击到碰撞板上重复数次，冲击疲劳失效(陶瓷球破碎)的次数反映了陶瓷球在该种情况下的冲击疲劳寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图一。

图2为本发明控制系统模块示意图。

图3为本发明控制系统控制示意图。

图4为本发明壳体的结构示意图。

图5为本发明第一传送组件的结构示意图。

图6为本发明筛选装置结构示意图。

图7为本发明提升传输装置结构示意图。

图8为提升斗的结构示意图。

附图中所示标号：1-控制系统；2-壳体；21-碰撞板；22-圆盘；23-转盘；24-加速通道；25-出口；26-电机；27-进球口；3-出球口；4-第一传送组件；5-筛选装置；51-筛板；52-进球区；53-出球区；6-提升传输装置；7-第二传送组件；8-光电计数器；9-提升斗；91-侧板；92-接球板；93-导球板；10-陶瓷球。

具体实施方式

本实施例提供一种陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机，包括：壳体2、提升传输装置6及供电系统；

设于所述壳体2上的进球口27、出球口3，所述出球口3位于进球口的下方；

设于进球口、出球口3之间的碰撞板21，碰撞板21由直径200mm厚20mm的金属圆盘22，固定在进球口、出球口3之间；

所述提升传输装置6设有传输带及配置于传输带上的提升斗9，传输带由提升电机驱动，所述传输带位置较高的一端靠近进球口，所述传输带位置较低的一端靠近出球口3；

设于所述提升传输装置6的入球口、送球口，所述入球口位于送球口的下方；所述出球口3设置中空封闭式的圆盘22，所述圆盘22内设置转盘23，所述转盘23通过电机26控制进行匀速转动，所述转盘23设置有若干条加速通道24；陶瓷球送入加速转盘23中央位置，转盘23以恒定的角速度ω对相对静止的陶瓷球进行离心加速，最后以线速度的恒定速度把陶瓷球从出口25抛出。此设计的优点在于，对陶瓷球的加速是从0开始，不存在加速过程中陶瓷球和转盘23发生碰撞的问题(陶瓷球进入加速系统后如果直接和转盘23发生碰撞，则可能无法实现对陶瓷球的加速)，转盘23的速度可控，陶瓷球是从加速转盘23的中间输入，通过转盘23的加速，实现陶瓷球由静止到加速的过程，全程实现自动化，可任意控制陶瓷球的输出速度，抛出的陶瓷球速度可控，每个加速通道24之间的运行时间可控，陶瓷球的抛出方向一致且可控；所述的转盘23通过变频电机26控制旋转进行匀速圆周运动，位于转盘23离心方向的下方设置有碰撞板21，所述圆盘22相对位于碰撞板21的正上方设置陶瓷球出口25，所述陶瓷球到达陶瓷球出口25时，线速度及加速度的方向均竖直向下，碰撞板21正好位于陶瓷球沿出口25切线飞出的位置，可实现正碰。

第一传送组件4，配置了下传输带和下变频电机，作用在于承接来自出球口3的陶瓷球，并将陶瓷球转移至入球口，第一传送组件4可实现正转和反转功能，作为可选方案，在第一传送组件4远离提升装置的一端设置收集槽，传输带正转能够把溢出的陶瓷球送入筛选装置5中参与循环，反转能够把溢出的陶瓷球送入收集槽中后停止试验。作为可选方案，所述第一传送组件包括下传输带和下变频电机，所述陶瓷球的落点位于下传输带的中部，所述下变频电机可控制下传输带将陶瓷球向正方向或反方向传输，作为可选方案，在下传输带另一端设置回收料斗，将陶瓷球10反方向传输将陶瓷球10传输至回收料斗。如图6所示，为防止陶瓷球散落，可以使用外壳将下传输带罩起来，所述陶瓷球经由入球口进入提升斗9，具体的所述提升斗9，提升斗9包括与传输带连接的底板；所述底板上相对设置侧板91，所述侧板91的一端通过接球板92连接，所述侧板91的另一端通过导球板93连接；所述底板、侧板91、接球板92、导球板93围成一储球空间，所述接球板92与底板之间的夹角为60-85°，所述导球板93与底板之间的夹角不小于140°，相邻所述提升斗9的接球板92、导球板93相接触，两个斗提槽之间的底部又是有空隙的，可保证在翻转时相互不会造成陶瓷球的挤压碰撞，若干个提升斗9均匀的安装在传输皮带上，在变频电机26的带动下循环运转，提升斗9的角度经多次试验可在底端接住陶瓷球后，运输到顶端翻转把陶瓷球倒出，进一步作为可选方案，所述第一传送组件4与入球口之间设有筛选装置5，所述筛选装置5包括传输通道，所述传输通道包括由若干连杆(如连杆)组成的筛板51，所述连杆之间的间距可根据陶瓷球的粒径大小进行调节；所述筛板51的一端连接进球区52，所述进球区52用于承接来自第一传送组件4的陶瓷球，所述筛板51的另一端连接出球区53，所述出球区53与入球口连通，作为可选方案，所述出球区53设有弧形送球板，防止陶瓷球在出球区53造成堆积。

第二传送组件7，由上传输带和上变频电机组成，所述传输带伸入送球口，其作用在于承接来自出提升斗9的陶瓷球，将陶瓷球输送至进球口，陶瓷球可以被循环送入壳体2，实现自动连续进球，对陶瓷球的加速是从0开始，完成陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验，作为可选方案，第二传送组件上设有光电计数器8，可以选择JDM11-6H型光电计数器，用来记录发生撞击的球的次数。

还包括控制系统1，所述提升传输装置6、第一传送组件4、第二传送组件7、电机26与控制系统1信号连接，具体的控制系统1配置有触摸屏控操作面板，变频器、编码器、PLC主机、扩展单元、模拟输入单元、变压器、滤波器，其中电机26、提升电机、上变频电机、下变频电机统称为机械与动力单元，可直接编程输入参数，控制机械与动力单元，包括陶瓷球传输速度和/或进球速度和/或撞击速度，通过改变转盘23的转速即可改变陶瓷球被甩出陶瓷球出口25的速度，本实施例提供一种陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验方法，包括以下步骤，随机选取若干陶瓷球由进球口装入壳体2，并控制陶瓷球8.90±0.05m/s的速度竖直落向碰撞板21，下落高度差为3-5米，本实施例选取下落高度为4米，其中，碰撞板21材质为硬度不低于HRC60的高强度中碳钢，具体的加速方式：陶瓷球通过进球口送入加速转盘23中央位置，转盘23以恒定的角速度ω对相对静止的陶瓷球进行离心加速，最后以线速度的恒定速度把陶瓷球从出口25抛出，撞向碰撞板21。

第一传送组件4，将撞击后的陶瓷球送入提升传输装置6，提升传输装置将撞击后的陶瓷球转移至进球口再次进行撞击，依次循环，直至到达预设条件时，统计各破损陶瓷球破损时撞击的次数计算陶瓷球的平均抗冲击疲劳寿命。

本实施例提供应用上述陶瓷球抗冲击疲劳寿命机的试验方法，包括以下步骤，

步骤1：随机选取若干陶瓷球由进球口装入壳体，并控制陶瓷球8.90±0.05m/s的速度竖直落向碰撞板，下落高度差为3-5米；

步骤2：第一传送组件将撞击后的陶瓷球送入提升传输装置；

步骤3：提升传输装置将撞击后的陶瓷球转移至进球口再次进行撞击，依次循环，直至到达预设条件时，统计各破损陶瓷球破损时撞击的次数，进而计算陶瓷球的平均抗冲击疲劳寿命，陶瓷球的冲击疲劳寿命按公式(C-1)确定:

式(C-1)中:N-陶瓷球平均抗冲击疲劳寿命/次；N_i-第i个陶瓷球的冲击疲劳寿命/次。

本实施以陶瓷球为例提供一个具体实施实验，试验步骤包括：

第1步：随机选取若干(本实施例选取10个)外观质量合格的陶瓷球装入进球料斗内；

第2步：打开电源开关，启动第一传送组件的皮带反转按钮，清理试验机输送通道中的杂物；

第3步：调整转盘的电机参数，使甩球线速度为8.90±0.05m/s；

第4步：按下启动按钮启动设备，把球送入壳体内，当陶瓷球的破损数量达到设定值，即达到预设条件，本实施例设定破损数量达到3个时停止撞击，分别记录前3个试验球失效时发生碰撞的累计次数Ni，每一个陶瓷球出现破碎的时间点可以采用自动识别的方式，也可以采用人工计数，即使采用人工计数，相比较现有技术中也减少了劳动人数和劳动量；

第5步：待试验结束后，回收实验通道中的试验球并关闭电源；

第6步：结果计算，陶瓷球的冲击疲劳寿命按公式(C-1)确定:

因为每一个陶瓷球的碰撞次数都在上万次，所有我只在10个球中选择了3个失效球的次数来评价疲劳寿命，如：第1球失效时的次数是135000次，第二个球是152000次，第三个球是181000次，那么这批陶瓷球的疲劳寿命就是：

7*135000/270+7*152000/216+18100/24＝3500+4926+7542＝15968次

原理如下：因为计数器记录的是一个累积的输入加速系统的球的数量；所有第1个球失效时记录的次数是N1，实际第1个球碰撞次数是N1/10；

第2个球失效时记录的次数是N2，实际第2个球碰撞次数是(N2-N1)/9+N1/10；

第3个球失效时记录的次数是N3，实际第3个球碰撞次数是(N3-N2)/8+(N2-N1)/9+N1/10；

那么3个球的平均失效次数N＝[N1/10+(N2-N1)/9+N1/10+(N3-N2)/8+(N2-N1)/9+N1/10]/3

经过简化后

数据处理时，小数部位按GB/T8170数值修约规则取整数值。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机，其特征在于，包括

壳体、提升传输装置及供电系统，所述提升传输装置设有传输带及配置于传输带上的提升斗；

设于所述壳体上的进球口、出球口，所述出球口位于进球口的下方；

设于进球口、出球口之间的碰撞板；

设于所述提升传输装置的入球口、送球口；

第一传送组件，其作用在于承接来自出球口的陶瓷球，并将陶瓷球转移至入球口，所述陶瓷球经由入球口进入提升斗；

第二传送组件，所述第二传送组件的一端伸入送球口，其作用在于承接来自出提升斗的陶瓷球，将陶瓷球输送至进球口。

2.根据权利要求1所述的陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机，其特征在于，所述提升斗，包括：

与传输带连接的底板，所述底板上相对设置侧板；

所述侧板的一端通过接球板连接，所述侧板的另一端通过导球板连接；

所述底板、侧板、接球板、导球板围成一储球空间，所述接球板与底板之间的夹角为60-85°，所述导球板与底板之间的夹角不小于140°。

3.根据权利要求2所述的陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机，其特征在于，相邻所述提升斗的接球板、导球板相接触。

4.根据权利要求1所述的陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机，其特征在于，所述出球口设置中空封闭式的圆盘，所述圆盘内设置转盘，所述转盘通过电机控制进行匀速转动，所述转盘设置有若干条加速通道；

所述圆盘相对位于碰撞板的正上方设置陶瓷球出口，所述陶瓷球到达陶瓷球出口时，线速度及加速度的方向均竖直向下。

5.根据权利要求1所述的陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机，其特征在于，所述第一传送组件与入球口之间设有筛选装置，所述筛选装置包括传输通道，所述传输通道包括由若干连杆组成的筛板，所述筛板的一端连接进球区，所述进球区用于承接来自第一传送组件的陶瓷球，所述筛板的另一端连接出球区，所述出球区用于将陶瓷球送入入球口。

6.根据权利要求5所述的陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机，其特征在于，所述连杆之间的间距可根据陶瓷球的粒径大小进行调节。

7.根据权利要求1所述的陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机，其特征在于，所述第一传送组件包括下传输带和下变频电机，所述陶瓷球的落点位于下传输带的中部，所述下变频电机可控制下传输带将陶瓷球向正方向或反方向传输。

8.根据权利要求1所述的陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机，其特征在于，还包括控制系统，所述提升传输装置、第一传送组件、第二传送组件与控制系统信号连接。

9.根据权利要求8所述的陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验机，其特征在于，所述控制系统配置有触摸屏控操作面板，变频器、编码器、PLC主机、扩展单元、模拟输入单元、变压器、滤波器，可直接编程输入参数，控制陶瓷球传输速度和/或进球速度和/或撞击速度。

10.一种陶瓷球抗冲击疲劳寿命试验方法，其特征在于，包括以下步骤，

随机选取若干陶瓷球由进球口装入壳体，并控制陶瓷球8.90±0.05m/s的速度竖直落向碰撞板，下落高度差为3-5米；

第一传送组件将撞击后的陶瓷球送入提升传输装置；

提升传输装置将撞击后的陶瓷球转移至进球口再次进行撞击，依次循环，直至到达预设条件时，统计各破损陶瓷球破损时撞击的次数计算陶瓷球的平均抗冲击疲劳寿命。

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