CN114839099A - 卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机及方法 - Google Patents

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Abstract

一种卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机及方法，包括支撑架，所述支撑架上安装有通过驱动装置驱动的、绕垂直布设的中心轴旋转的环形转槽，所述环形转槽的开口朝上，所述环形转槽内填充颗粒物料，所述支撑架上在环形转槽开口的正上方固定有夹持施压装置，所述夹持施压装置的夹持端上固定有待测试样，所述待测试样设置在环形转槽的颗粒物料内。本发明可以广泛适用于微米级别至厘米级别的不同颗粒物料对硬质材料的摩擦磨损测试，本装置施压稳定且连续可调，避免了采用配重物施压的间断性，且不存在配重物在抖动下带来的施压不稳，本装置在测试时不需要循环填料，省去了循环填料装置，操作简便。

Description

卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机及方法
技术领域
本发明涉及一种卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机及方法。
背景技术
颗粒物料是工业生产和日常生活中常见的物质，如：砂石、矿物、水泥等。其处理和输送设备由于长时间与这些颗粒物料相互作用，表面极易产生磨损。为防止损坏设备，关键部位一般铺设抗磨衬板，但同时也带来了额外经济开销，并且衬板的更换需要停工，造成一定的经济损失。因此，针对不同的颗粒物料选择合适的衬板材料尤为重要，可以大幅延长设备运行时间，这就需要有针对性地测试衬板材料与待处理颗粒物料间的摩擦磨损速率。
目前颗粒物料与端面磨损缺乏普遍适用的测试方法，一般根据美国标准ASTMB611《Standard Test Method for Abrasive Wear Resistance of Cemented Carbides》或ASTM G65《Standard Test Method for Measuring Abrasion Using the Dry Sand/Rubber Wheel Apparatus》进行测试。前者采用混有磨料的浆体，与颗粒物料输送和处理的场合相差较大。后者的测试装置如图6所示，采用细砂和表面覆盖了橡胶的转轮64，细砂装在料斗60内，料斗60的出口正对转轮64与测试样品63接触面，同时通过配重62使得测试样品63与转轮64之间有持续压紧力，从而实现转轮64对测试样品63的待测端面压紧进行摩擦磨损测试。但是该标准中的磨料只能选用细颗粒物料，且待测端面与橡胶转轮接触施压，这与颗粒直接摩擦待测端面的情况相差较大，不能广泛直接反映其他颗粒物料与待测硬质端面的摩擦磨损测试，尤其是无法完全反映出颗粒物料对输送设备真实的磨损情况。
发明内容
本发明解决现有技术的不足而提供一种可以真实反映出颗粒物料对输送设备磨损情况的卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机及方法。
为实现上述目的，本发明首先提出了卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机，包括支撑架，所述支撑架上安装有通过驱动装置驱动的、绕垂直布设的中心轴旋转的环形转槽，所述环形转槽的开口朝上，所述环形转槽内填充颗粒物料，所述支撑架上在环形转槽开口的正上方固定有夹持施压装置，所述夹持施压装置的夹持端上固定有待测试样，所述待测试样设置在环形转槽的颗粒物料内。
本实施方式中，所述驱动装置包括安装在支撑架上的调速电机和与调速电机输出端连接的减速箱，所述减速箱的输出端通过齿轮与外齿式转盘轴承上外齿啮合，所述外齿式转盘轴承的固定端固定在支撑架上，所述外齿式转盘轴承的活动端上固定有水平布设的转盘，所述环形转槽固定在转盘上。
本实施方式中，所述夹持施压装置包括液压缸和夹持装置，所述液压缸沿垂直方向固定在支撑架上，所述夹持装置通过铰轴铰接在液压缸的活塞杆的底部，所述活塞杆上设有用于限定夹持装置绕铰轴旋转角度的锁定装置，所述待测试样固定在夹持装置的底部。
本实施方式中，所述铰轴布设的方向与环形转槽旋转方向一致。
本实施方式中，还包括控制器和数据采集系统，所述控制器与数据采集系统连接，所述控制器通过数据采集系统获得液压缸压力和转盘转速，所述控制器对液压缸的压力和转盘的转速进行控制，使得液压缸的压力和转盘的转速保持在设定值。
本实施方式中，所述夹持施压装置包括一块水平布设的夹持顶板和两块垂直布设的夹持侧板，两块夹持侧板通过紧固螺栓固定在夹持顶板的两侧，所述待测试样大于夹持顶板、厚度大于夹持侧板的高度。
本实施方式中，所述夹持顶板上安装有水平仪。
本实施方式中，所述锁定装置包括固定在活塞杆上水平布设的横板，所述横板以铰轴为中心对称布设在活塞杆的两侧，所述横板上沿垂直方向螺纹连接有角度调节螺栓，所述螺栓的底部与夹持顶板接触。
本实施方式中，所述夹持施压装置以环形转槽的中心为对称轴对称设置有四个。
本发明还包括一种卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损方法，利用上述卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机，包括如下步骤：
步骤一：待测样品为长方体，测试前对待测样品称重，得到其质量为m0；
步骤二：将待测样品夹持固定在夹持施压装置上，设待测样品端面与颗粒物料运动平面在环形转槽的夹角为θ，旋转角度调节螺栓，通过水平仪调整好待测样品的角度；
步骤三：将颗粒物料均匀放入环形转槽内，且颗粒物料铺设的高度不低于环形转槽深度的一半。
步骤四：根据所需的压力设置液压缸的压力；
步骤五：根据实际真实输送设备运行速度，计算得出环形转槽的旋转速度，根据环形转槽的旋转速度设置调速电机的转速；
步骤六：设置测试的时长t，启动测试，到达设置时长后，转槽停止运动，取下待测试样称重，得到me；
步骤七：计算该测试条件下的磨损速率E：
Figure BDA0003640344040000031
由于采用上述结构和方法，本发明采用了卧式旋转法，将颗粒物料置于旋环形转槽内，将待测样品固定在颗粒物料上方，通过液压缸施加压力，使待测试样与颗粒物料接触并产生所需的压力，旋环形转槽内的颗粒物料在做圆周运动时与待测样品端面产生摩擦，造成摩擦磨损。相比于现有的方法和ASTM测试标准，本发明可以广泛适用于微米级别至厘米级别的不同颗粒物料对硬质材料的摩擦磨损测试，该装置施压稳定且连续可调，避免了采用配重物施压的间断性，且不存在配重物在抖动下带来的施压不稳，同时，该装置在测试时不需要循环填料，省去了循环填料装置，操作简便，并且可以同时完成四个测试，提升了测试效率。
综上所述，本发明不仅可以针对微米级和毫米级的颗粒物料磨损进行测试，也可以适用于厘米级的颗粒物料，对于更大尺寸的颗粒物料，只需要根据最大颗粒物料的尺寸变更装有颗粒物料的环形转槽的槽宽、夹持施压装置的尺寸即可，而且测试时颗粒物料与待测试样间的相对运动速度可根据转速无级调节，施加的压力也可以闭环无级调节，从而可以更好的模拟实际工况，大大提高试验的精度。
附图说明
图1是本发明的主体结构俯视示意图。
图2本发明的主体结构主视示意图。
图3是本发明的支撑架结构示意图。
图4是本发明的夹持和施加压力机构的示意图。
图5是本发明的控制系统示意图。
图6是现有技术的结构示意图。
附图标号说明：10、支撑架；11、环形转槽；12、夹持施压装置；13、转盘；21、调速电机；22、减速箱；23、外齿式转盘轴承；24、悬臂固定梁；25、颗粒物料；40、液压缸；41、活塞杆；42、角度调节螺栓；43、夹持侧板；44、待测试样；45、夹持顶板；46、紧固螺栓；47、水平仪；60、料斗；61、沙子；62、配重；63、测试样品；64、转轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1至5所示，本发明包括一种卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机，包括支撑架10，所述支撑架10上安装有调速电机21和减速箱22，所述调速电机21的输出端通过减速箱22与外齿式转盘13轴承的外齿啮合，所述外齿式转盘13轴承的固定端固定在支撑架10上，所述外齿式转盘13轴承的活动端上固定有水平布设的转盘13，所述环形转槽11固定在转盘13上。
所述环形转槽11的开口朝上，所述环形转槽11内填充颗粒物料25，所述支撑架10上在环形转槽11开口的正上方固定有夹持施压装置12，所述夹持施压装置12以环形转槽11的中心为对称轴对称设置有四个，所述夹持施压装置12的夹持端上固定有待测试样44，所述待测试样44设置在环形转槽11的颗粒物料25内。
如图5所示，所述的控制器通过数据采集系统获得液压缸40压力和转盘13转速，与设定的值进行对比，计算偏差值，通过比例-积分-微分算法对该偏差值进行控制，从而对液压缸40压力和转盘13转速进行控制，使其保持在稳定值。
本实施例中，所述夹持施压装置12包括液压缸40和夹持装置，所述液压缸40沿垂直方向固定在支撑架10上，所述夹持装置通过铰轴铰接在液压缸40的活塞杆41的底部，所述铰轴布设的方向与环形转槽11旋转方向一致，所述活塞杆41上设有用于限定夹持装置绕铰轴旋转角度的锁定装置，所述待测试样44固定在夹持装置的底部，所述夹持装置包括一块水平布设的夹持顶板45和两块垂直布设的夹持侧板43，两块夹持侧板43通过紧固螺栓46固定在夹持顶板45的两侧，所述待测试样44大于夹持顶板45、厚度大于夹持侧板43的高度，所述夹持顶板45上安装有水平仪47，所述锁定装置包括固定在活塞杆41上水平布设的横板，所述横板以铰轴为中心对称布设在活塞杆41的两侧，所述横板上沿垂直方向螺纹连接有角度调节螺栓42，所述螺栓的底部与夹持顶板45接触。
本发明还包括一种卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损方法，利用上述卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机，包括如下步骤：
步骤一：待测样品为长方体，测试前对待测样品称重，得到其质量为m0；
步骤二：将待测样品夹持固定在夹持施压装置上，设待测样品端面与颗粒物料运动平面在环形转槽的夹角为θ，旋转角度调节螺栓，通过水平仪调整好待测样品的角度；
步骤三：将颗粒物料均匀放入环形转槽内，且颗粒物料铺设的高度不低于环形转槽深度的一半。
步骤四：根据所需的压力设置液压缸的压力；
步骤五：根据实际真实输送设备运行速度，计算得出环形转槽的旋转速度，根据环形转槽的旋转速度设置调速电机的转速；
步骤六：设置测试的时长t，启动测试，到达设置时长后，转槽停止运动，取下待测试样称重，得到me；
步骤七：计算该测试条件下的磨损速率E：
Figure BDA0003640344040000061
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机，其特征在于，包括支撑架(10)，所述支撑架(10)上安装有通过驱动装置驱动的、绕垂直布设的中心轴旋转的环形转槽(11)，所述环形转槽(11)的开口朝上，所述环形转槽(11)内填充颗粒物料(25)，所述支撑架(10)上在环形转槽(11)开口的正上方固定有夹持施压装置(12)，所述夹持施压装置(12)的夹持端上固定有待测试样(44)，所述待测试样(44)设置在环形转槽(11)的颗粒物料(25)内。
2.如权利要求1所述的卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机，其特征在于，所述驱动装置包括安装在支撑架(10)上的调速电机(21)和与调速电机(21)输出端连接的减速箱(22)，所述减速箱(22)的输出端通过齿轮与外齿式转盘(13)轴承上外齿啮合，所述外齿式转盘(13)轴承的固定端固定在支撑架(10)上，所述外齿式转盘(13)轴承的活动端上固定有水平布设的转盘(13)，所述环形转槽(11)固定在转盘(13)上。
3.如权利要求1所述的卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机，其特征在于，所述夹持施压装置(12)包括液压缸(40)和夹持装置，所述液压缸(40)沿垂直方向固定在支撑架(10)上，所述夹持装置通过铰轴铰接在液压缸(40)的活塞杆(41)的底部，所述活塞杆(41)上设有用于限定夹持装置绕铰轴旋转角度的锁定装置，所述待测试样(44)固定在夹持装置的底部。
4.如权利要求3所述的卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机，其特征在于，所述铰轴布设的方向与环形转槽(11)旋转方向一致。
5.如权利要求3所述的卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机，其特征在于，还包括控制器和数据采集系统，所述控制器与数据采集系统连接，所述控制器通过数据采集系统获得液压缸压力和转盘转速，所述控制器对液压缸的压力和转盘的转速进行控制，使得液压缸的压力和转盘的转速保持在设定值。
6.如权利要求3至5任意一项所述的卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机，其特征在于，所述夹持装置包括一块水平布设的夹持顶板(45)和两块垂直布设的夹持侧板(43)，两块夹持侧板(43)通过紧固螺栓(46)固定在夹持顶板(45)的两侧，所述待测试样(44)大于夹持顶板(45)、厚度大于夹持侧板(43)的高度。
7.如权利要求6所述的卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机，其特征在于，所述夹持顶板(45)上安装有水平仪(47)。
8.如权利要求7所述的卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机，其特征在于，所述锁定装置包括固定在活塞杆(41)上水平布设的横板，所述横板以铰轴为中心对称布设在活塞杆(41)的两侧，所述横板上沿垂直方向螺纹连接有角度调节螺栓(42)，所述螺栓的底部与夹持顶板(45)接触。
9.如权利要求8所述的卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损试验机，其特征在于，所述夹持施压装置(12)以环形转槽(11)的中心为对称轴对称设置有四个。
10.一种卧式旋转法颗粒物料与端面摩擦磨损方法，利用权利要求9所述的试验机，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：待测样品为长方体，测试前对待测样品称重，得到其质量为m0；
步骤二：将待测样品夹持固定在夹持施压装置上，设待测样品端面与颗粒物料运动平面在环形转槽的夹角为θ，旋转角度调节螺栓，通过水平仪调整好待测样品的角度；
步骤三：将颗粒物料均匀放入环形转槽内，且颗粒物料铺设的高度不低于环形转槽深度的一半；
步骤四：根据所需的压力设置液压缸的压力；
步骤五：根据实际真实输送设备运行速度，计算得出环形转槽的旋转速度，根据环形转槽的旋转速度设置调速电机的转速；
步骤六：设置测试的时长t，启动测试，到达设置时长后，转槽停止运动，取下待测试样称重，得到me；
步骤七：计算该测试条件下的磨损速率E：
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