CN113109539A - 摩擦感度快速测试装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于摩擦感度快速测试的装置和方法，包括顶升机构、旋转机构、光靶和外壳控制系统。本发明通过上瓷片旋转和下瓷片施压的方式对瓷片中间的试样进行连续旋转摩擦感度测试，摩擦载荷5～1000N精准测试，通过一次测试即可快速得到试样的摩擦感度具体数值。旋转机构主要由伺服电机、减速机、夹持机构组成。减速机旋转的同时也承受顶升机构传导来的轴向力，旋转速度由伺服电机控制，速度可调。所述光靶位于测试试样位置的后方，在测试过程中，直接通过光靶实时监测试样，并记录试样起爆时间点，代替人工“判爆”。本发明具有结构简单，制造成本低，操作过程安全，试验数据准确可靠，可快速检测试样摩擦感度的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种火炸药摩擦感度的快速测试装置和方法，属于材料性能测试技术领域。
背景技术
安全性是火炸药的重要性能指标，是确保火炸药可靠有效和长贮运输的基础。摩擦感度是检测火炸药安全性的最重要的项目之一，是研制、生产、运输和使用火炸药首先必须鉴定的特性之一，世界各国对此高度重视，并研究制定了不同的测量方法和仪器。
目前，用于火炸药摩擦感度测试的仪器主要有：柯兹洛夫摩擦摆、BAM摩擦仪、ABL摩擦仪、大型摩擦摆。其中柯兹洛夫摩擦摆在我国使用较多，BAM摩擦仪主要在欧洲、日本使用，ABL摩擦仪和大型摩擦摆为美军标。测试采用的方法主要有：爆炸概率法和升降法。两种方法都是通过多组试验逼近试样感度值，测试效率低；并且两种测试方法均采用非连续的间断点测试条件，间断点之间的感度值无法测试区分，测试精度不高。
因此，亟待开发一种快速连续能量测试系统，以提高炸药摩擦感度测试效率和精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是开发一种摩擦感度快速测试装置。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决的技术问题之一相对应的测试方法。
为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：
一种摩擦感度快速测试装置，其特征在于：所述测试装置包括顶升机构21和旋转机构19；
所述顶升机构包括下陶瓷片6、力学传感器7、和电缸10；电缸的推力由其上端设置的力学传感器测量；所述力学传感器的上端安装有所述下陶瓷片；
所述旋转机构包括电机12和夹持机构14；所述电机的下端设置所述夹持机构，夹持机构的下端部安装有上陶瓷片16，所述上陶瓷片和下陶瓷片之间放置待测试试样。
在一个优选的技术方案中，所述旋转机构还包括光靶安装支架15，所述光靶20位于旋转机构和顶升机构的后方，安装于所述光靶安装支架上。
在一个优选的技术方案中，所述顶升机构还包括导柱8和伺服电机11；所述顶升机构由导柱固定，电缸在伺服电机驱动下，推动导柱上行。
在一个优选的技术方案中，所述电机通过减速机13连接夹持机构。
在一个优选的技术方案中，所述夹持机构还包括半圆凸起17和套环18；所述半圆凸起为选定待测试试样的摩擦位置，套环用于安装所述上陶瓷片。
在一个优选的技术方案中，所述测试装置还包括外壳，所述外壳包括操作按钮1、触摸屏2、安全门3、操作台4和操作按钮盒5；操作台上会放置数显放大镜；所述触摸屏输出加载数据和最终试验结果，以及对试验参数进行设置；所述外壳的前、左、右三侧具有透明防爆窗口，便于观察药剂状态同时也保证人员安全。
在一个优选的技术方案中，所述电机具有刹车片。
为解决上述问题之二，本发明采用的技术方案如下：
一种采用上述摩擦感度快速测试装置快速测试摩擦感度的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)首先在顶升机构的下陶瓷片上放置待测试试样；
(2)顶升机构运动到旋转机构正下方；
(3)旋转机构按照设定转速旋转；
(4)顶升机构逐步靠近旋转机构，待测试试样摩擦的同时所受顶升机构的压力提升；
(5)压力提升以及摩擦过程中，如试样发火，则光靶采集记录发火点，测试数据结果由外壳的显示屏直接输出。
本发明与现有技术相比有益效果体现在：
本发明通过上陶瓷片旋转和下陶瓷片施压的方式对陶瓷片中间的试样进行连续旋转摩擦感度测试，摩擦载荷5～1000N精准测试，通过一次测试即可快速得到试样的摩擦感度具体数值；采用触摸屏、按钮控制、显示屏实时监视燃爆状态，人机界面友好；整个设备由透明防爆防护罩包围，触摸屏装在防护罩正面，防护罩上有若干安全门开关联锁机构，使用安全性好。
附图说明
图1为摩擦感度快速测试装置外壳。
图2为摩擦感度快速测试装置的顶升机构。
图3为摩擦感度快速测试装置的旋转机构。
图4为摩擦感度快速测试装置的夹持机构。
图5为摩擦感度快速测试装置的光靶。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰明白，以下通过附图对本发明做进一步详尽说明。
一种摩擦感度快速测试装置，包括旋转组件、推力组件、陶瓷模具组件、滑台送进组件、光信号采集系统及外壳控制系统。伺服电机通过减速机连接到旋转组件上；上陶瓷片安装在旋转组件上；伺服电机通过联轴器连接到电缸上，压力形变传感器与电缸相连，工装安装在形变传感器上，下陶瓷片安装在工装上；伺服电机(带刹车)通过减速机连接到齿轮上，齿轮与齿条相连，齿条上固定滑台，滑台上承载整个顶升组件；直接通过光靶实时监测试样起爆时间点。伺服电机通过减速机连接到旋转组件上。上陶瓷片安装在旋转组件上。伺服电机通过联轴器连接到电缸上，压力形变传感器与电缸相连，工装安装在形变传感器上，下陶瓷片安装在工装上。伺服电机(带刹车)通过减速机连接到齿轮上，齿轮与齿条相连，齿条上固定滑台，滑台上承载整个顶升组件。直接通过光靶实时监测试样起爆时间点。
参考图1～5，一种摩擦感度快速测试装置，包括顶升机构图2、旋转机构图3和测试光靶20。
摩擦感度快速测试装置的外壳如图1，所述外壳包括操作按钮1、触摸屏2、安全门3、操作台4和操作按钮盒5。操作者放好测试样品后，关闭安全门2，操作台4上将会放置数显放大镜，用以观察药剂变色情况。操作按钮盒5可以使操作者在离设备2～3米外启动试验，保证人员安全。所述触摸屏2输出加载数据和最终试验结果，也可以对试验参数进行设置。前、左、右三侧具有透明防爆窗口，便于观察药剂状态同时也保证人员安全。
所述顶升机构如图2所示。包括下陶瓷片6、力学传感器7、导柱8、拖链9、电缸10和伺服电机11组成。所述电缸10在伺服电机11驱动下，推动导柱8上行，顶升行程为100mm；电缸10的推力由力学传感器7测量；所述力学传感器7测量值不仅和伺服电机11形成闭环，同时也作为测试样品爆炸时实验数据的测量单元。所述顶升机构由导柱8固定。取放下陶瓷片6时，电缸10收缩，所述顶升机构从壳体内伸出，伸出距离为200mm，方便放置下陶瓷片6。
所述旋转机构如图3所示，包括电机12、减速机13、夹持机构14和光靶安装支架15。所述减速机13旋转的同时也承受顶升机构传导来的轴向力。旋转速度由电机12控制，速度可调。其中所述电机12是带刹车片的，所述减速机13的减速比为20，旋转组件最大载荷质量为1.5kg，所述下陶瓷片6直径37mm，摩擦系数约为0.3。
所述夹持机构如图4所示，由上陶瓷片16、半圆凸起17、套环18组成。操作时使用小扳手将所述套环18旋转45度，上陶瓷片16可以取下；放入新陶瓷片16后反向将套环18旋转45度，则上陶瓷片16被夹紧。所述套环18旋紧和松开均可手动完成，操作时简单可靠。所述半圆凸起17为现选定测试试样的摩擦位置，可根据实际情况调节陶瓷片的大小以及试样的摩擦位置。通过所述减速机13向半圆凸起17处施加轴向力并使其旋转，所述转速在0～300RPM内可调，所述轴向力0～1000N可调。以上所述参数均可根据实际情况调整。
所述测试光靶如图5所示，所述光靶20位于旋转机构19和顶升机构21的后方，在测试过程中，直接通过光靶实时监测试样，并记录试样起爆时间点，代替人工“判爆”。
根据图1～5，进一步说明具体的操作步骤及流程，初始状态顶升机构21降到最低，并且平移到最外端，此时试验人员可以打开安全门3，安装夹持机构14上的上陶瓷片16(使用附带的小扳手旋紧即可)，然后放入下陶瓷片6和测试样品，拧紧旋紧螺母。关闭安全门3后，按下操作按钮5，顶升机构21首先运动到旋转机构19正下方，然后顶升加压。当药剂发生反应或者顶升力达到试验上限(1000N)，则试验停止。试验数据会自动在触摸屏2上显示。加载完成后，顶升机构21下降并伸出，试验人员可以取出上陶瓷片16、下陶瓷片6。在所述安全门3关闭状态下，内部机构才会动作，如果安全门3打开，则旋转、顶升、平移等动作都不能运行。
以上所述，为本发明的具体实施方案，应当指出，对于从事本领域的技术人员来说，在本发明的基础上所做的若干改进和修饰，包括本发明和这些改进和修饰都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种摩擦感度快速测试装置，其特征在于：所述测试装置包括顶升机构(21)和旋转机构(19)；
所述顶升机构包括下陶瓷片(6)、力学传感器(7)、和电缸(10)；电缸的推力由其上端设置的力学传感器测量；所述力学传感器的上端安装有所述下陶瓷片；
所述旋转机构包括电机(12)和夹持机构(14)；所述电机的下端设置所述夹持机构，夹持机构的下端部安装有上陶瓷片(16)，所述上陶瓷片和下陶瓷片之间放置待测试试样。
2.根据权利要求1所述的一种摩擦感度快速测试装置，其特征在于：所述旋转机构还包括光靶安装支架(15)，所述光靶(20)位于旋转机构和顶升机构的后方，安装于所述光靶安装支架上。
3.根据权利要求1或2所述的一种摩擦感度快速测试装置，其特征在于：所述顶升机构还包括导柱(8)和伺服电机(11)；所述顶升机构由导柱固定，电缸在伺服电机驱动下，推动导柱上行。
4.根据权利要求1或2所述的一种摩擦感度快速测试装置，其特征在于：所述电机通过减速机(13)连接夹持机构。
5.根据权利要求1或2所述的一种摩擦感度快速测试装置，其特征在于：所述夹持机构还包括半圆凸起(17)和套环(18)；所述半圆凸起为选定待测试试样的摩擦位置，套环用于安装所述上陶瓷片。
6.根据权利要求1或2所述的一种摩擦感度快速测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括外壳，所述外壳包括操作按钮(1)、触摸屏(2)、安全门(3)、操作台(4)和操作按钮盒(5)；操作台上会放置数显放大镜；所述触摸屏输出加载数据和最终试验结果，以及对试验参数进行设置；所述外壳的前、左、右三侧具有透明防爆窗口，便于观察药剂状态同时也保证人员安全。
7.根据权利要求4所述的一种摩擦感度快速测试装置，其特征在于：所述电机具有刹车片。
8.一种采用权利要求1～7任意一项权利要求所述的摩擦感度快速测试装置快速测试摩擦感度的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)首先在顶升机构的下陶瓷片上放置待测试试样；
(2)顶升机构运动到旋转机构正下方；
(3)旋转机构按照设定转速旋转；
(4)顶升机构逐步靠近旋转机构，待测试试样摩擦的同时所受顶升机构的压力提升；
(5)压力提升以及摩擦过程中，如试样发火，则光靶采集记录发火点，测试数据结果由外壳的显示屏直接输出。
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