CN112285019A - 一种用于测量界面粘附力的试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于测量界面粘附力的试验装置及方法，包括顶部平台和设置在其下方的底座；顶部平台和底座通过支架连接；顶部平台和底座之间还设置有用于放置土样的支撑平台；顶部平台下方设置有固定装置，固定装置通过设置在顶部平台上的定速电机带动其上下运动；固定装置下方设置有用于压制土样的压锤，固定装置和压锤之间设置有压力传感器；压力传感器连接控制装置；本发明试验装置通过更换压锤能够测量土样表面与各种金属表面之间的粘附力；试验条件更接近实际盾构施工的情况，从而使得粘附力更接近真实数值，能够对实际盾构施工提供指导。
Description
技术领域
本发明涉及粘附力测试技术领域，具体涉及一种用于测量界面粘附力的试验装置及方法。
背景技术
土壤粘附现象广泛存在于工程机械、建筑机械、农业机械等工程领域，土壤粘附现象会造成机械工作阻力增大、能源消耗增加、工作质量变差、生产效率降低等问题。在地铁的修建过程中该现象造成的影响尤其严重，要解决土壤粘附现象需要对土壤粘附的机理进行研究，在进行机理研究时常常需要测量土壤粘附力，因此土壤粘附力的精确测量具有重要的现实意义。
但是现有土壤粘附力的测量仪器，普遍具有可靠性差，精度不够，加载过程波动较大的问题，这些问题影响了土壤粘附力测量结果的准确性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题提供一种粘附力更接近实际数值的测量界面粘附力的试验装置及方法。
本发明采用的技术方案是：一种用于测量界面粘附力的试验装置，包括顶部平台和设置在其下方的底座；顶部平台和底座通过支架连接；顶部平台和底座之间还设置有用于放置土样的支撑平台；顶部平台下方设置有固定装置，固定装置通过设置在顶部平台上的定速电机带动其上下运动；固定装置下方设置有用于压制土样的压锤，固定装置和压锤之间设置有压力传感器；压力传感器连接控制装置。
进一步的，所述定速电机的输出轴连接旋转螺栓一端，旋转螺旋另一端连接固定装置。
进一步的，所述支撑平台可沿支架上下运动。
进一步的，所述支撑平台上设置有用于支架穿过的通孔；支撑平台下方对应通孔位置设置有调节螺栓。
进一步的，所述支撑平台上设置有用于放置土样的土样盒。
进一步的，所述定速电机连接调速器。
进一步的，所述压力传感器连接到放大器，放大器连接控制装置。
进一步的，所述土样盒通过固定螺栓连接到支撑平台。
一种用于测量界面粘附力的试验装置的测试方法，包括以下步骤：
步骤1：将土样放置在支撑平台上；
步骤2：将压锤与压力传感器连接，调节支撑平台高度至合适位置，土样与压锤表面相平行；
步骤3：控制装置接收压力传感器采集信号；启动定速电机，带动压锤向下运动，对土样施压；压力达到设定值时关闭定速电机，稳定预设时间t；
步骤4：启动定速电机向方向运动；
步骤5：当压锤与土样完全分离，记录此时拉力；关闭定速电机和压力传感器；
步骤6：重复步骤1～步骤5，去掉异常数据，取平均值即可得到所需粘附力数值。
本发明的有益效果是：
（1）本发明试验装置通过更换压锤能够测量土样表面与各种金属表面之间的粘附力；
（2）本发明试验条件更接近实际盾构施工的情况，从而使得粘附力更接近真实数值，能够对实际盾构施工提供指导。
附图说明
图1为本发明试验装置的结构示意图。
图中：1-定速电机，2-顶部平台，3-旋转螺栓，4-固定装置，5-支架，6-压力传感器，7-压锤，8-土样盒，9-支撑平台，10-底座，11-固定螺栓，12-调速器，13-放大器，14-控制装置，15-调节螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种用于测量界面粘附力的试验装置，包括顶部平台2和设置在其下方的底座10；顶部平台2和底座10通过支架5连接；顶部平台2和底座10之间还设置有用于放置土样的支撑平台9；顶部平台2下方设置有固定装置4，固定装置4通过设置在顶部平台2上的定速电机1带动其上下运动；固定装置4下方设置有用于压制土样的压锤7，固定装置4和压锤7之间设置有压力传感器6；压力传感器6连接控制装置14。压锤7可拆卸的与压力传感器6连接；可进行不同压锤7的替换，从而研究不同金属表面与土样之间的粘附力。固定装置4起到导向作用，以确保压锤7垂直压在土样上。
定速电机1的输出轴连接旋转螺栓3一端，旋转螺旋3另一端连接固定装置4。旋转螺栓3随定速电机1转动，进而带动固定装置4运动。
支撑平台9可沿支架5上下运动。支撑平台9上设置有用于支架5穿过的通孔；支撑平台9下方对应通孔位置设置有调节螺栓15。支撑平台9通过调节螺栓15用于对支撑平台9进行调平。
支撑平台9上设置有用于放置土样的土样盒8。土样盒8通过固定螺栓11连接到支撑平台9。
定速电机1连接调速器12。通过调速器12调整定速电机1的转速。
压力传感器6连接到放大器13，放大器13连接控制装置14。放大器13对压力传感器6的电信号进行放大。通过控制装置14记录整个试验过程中的压力变化。控制装置14为电脑。
一种用于测量界面粘附力的试验装置的测试方法，包括以下步骤：
步骤1：将土样放置在支撑平台9上；首先将土样放入土样盒8内并压实抹平，将土样盒8固定在支撑平台9的固定螺栓11上。
步骤2：将压锤7与压力传感器6连接，调节支撑平台9高度至合适位置（使压锤7与土样之间距离合理），土样与压锤7表面相平行；通过调节螺栓15使土样与压锤7表面相平行。
步骤3：控制装置14接收压力传感器6采集信号；启动定速电机1，带动压锤7向下运动，对土样施压，观察压力传感器6数据；压力达到设定值时关闭定速电机1，稳定预设时间t；
步骤4：启动定速电机1向方向运动，使压锤7远离土样。
步骤5：当压锤7与土样完全分离，记录此时拉力（为最大拉力）；关闭定速电机1和压力传感器6，保存压力传感器6数据。
步骤6：重复步骤1～步骤5，去掉异常数据，取平均值即可得到所需粘附力数值。
本发明在拉升金属试件（压锤）的过程中旋转金属试件，使试验条件更接近实际盾构施工中的情况，从而使得测得的粘附力值更接近实际数值，能对实际盾构施工提供指导。
Claims (9)
1.一种用于测量界面粘附力的试验装置，其特征在于，包括顶部平台(2)和设置在其下方的底座(10)；顶部平台(2)和底座(10)通过支架(5)连接；顶部平台(2)和底座(10)之间还设置有用于放置土样的支撑平台(9)；顶部平台(2)下方设置有固定装置(4)，固定装置(4)通过设置在顶部平台(2)上的定速电机(1)带动其上下运动；固定装置(4)下方设置有用于压制土样的压锤(7)，固定装置(4)和压锤(7)之间设置有压力传感器(6)；压力传感器(6)连接控制装置(14)。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量界面粘附力的试验装置，其特征在于，所述定速电机(1)的输出轴连接旋转螺栓(3)一端，旋转螺旋(3)另一端连接固定装置(4)。
3.根据权利要求1所述的一种用于测量界面粘附力的试验装置，其特征在于，所述支撑平台(9)可沿支架(5)上下运动。
4.根据权利要求3所述的一种用于测量界面粘附力的试验装置，其特征在于，所述支撑平台(9)上设置有用于支架(5)穿过的通孔；支撑平台(9)下方对应通孔位置设置有调节螺栓(15)。
5.根据权利要求1所述的一种用于测量界面粘附力的试验装置，其特征在于，所述支撑平台(9)上设置有用于放置土样的土样盒(8)。
6.根据权利要求1所述的一种用于测量界面粘附力的试验装置，其特征在于，所述定速电机(1)连接调速器(12)。
7.根据权利要求1所述的一种用于测量界面粘附力的试验装置，其特征在于，所述压力传感器(6)连接到放大器(13)，放大器(13)连接控制装置(14)。
8.根据权利要求5所述的一种用于测量界面粘附力的试验装置，其特征在于，所述土样盒(8)通过固定螺栓(11)连接到支撑平台(9)。
9.如权利要求1～8所述任一项所述用于测量界面粘附力的试验装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将土样放置在支撑平台(9)上；
步骤2：将压锤(7)与压力传感器(6)连接，调节支撑平台(9)高度至合适位置，土样与压锤(7)表面相平行；
步骤3：控制装置(14)接收压力传感器(6)采集信号；启动定速电机(1)，带动压锤(7)向下运动，对土样施压；压力达到设定值时关闭定速电机(1)，稳定预设时间t；
步骤4：启动定速电机(1)向方向运动；
步骤5：当压锤(7)与土样完全分离，记录此时拉力；关闭定速电机(1)和压力传感器(6)；
步骤6：重复步骤1～步骤5，去掉异常数据，取平均值即可得到所需粘附力数值。
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