CN116559023A - 一种集料堆积密度自动测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集料堆积密度自动测试装置及方法，该测试装置包括支架，支架内设有容量筒；容量筒上方设有刮板，刮板在驱动机构作用下做往复移动；容量筒底部敞口，并在容量筒底部设有翻板，翻板通过翻转机构可转动设置；容量筒下方设有称重料斗，称重料斗用于接收容量筒内的物料，称重料斗下料口处设有闸板门；驱动机构、翻转机构均与控制单元连接；称重料斗承载于重量传感器上，所述重量传感器与处理单元连接，以将采集的重量数据传送至处理单元，处理单元存储有容量筒体积数据，从而计算得到堆积密度。本发明能够实现堆积密度的自动测试，避免过多人为因素导致的相关问题，能有效提高测试效率，使得测试结果更加客观，且可重复性好。

Description

一种集料堆积密度自动测试装置及方法

技术领域

本发明属于堆积密度检测技术领域，特别涉及一种集料堆积密度自动测试装置及方法。

背景技术

集料堆积密度是指集料单位体积（含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙体积及颗粒间空隙体积）物质颗粒的质量，有干堆积密度及湿堆积密度之分，是集料重要物理指标之一。

目前集料的堆积密度主要采用《GB∕T14684-2022建设用砂》及相关行业标准所规定的集料堆积密度试验，试验方法：①松散堆积密度：取试样一份，用漏斗或料勺将试样从容量筒中心上方50 mm处缓慢倒入，让试样以自由落体落下，当容量筒上部试样呈堆体，且容量筒四周溢满时，即停止加料。试验过程应防止触动容量筒。用直尺沿筒口中心线向两边刮平，称出试样和容量筒的总质量，精确至1g。②紧堆积密度：取试样一份分两次装入容量筒，装完第一层后（约计稍高于1/2），在筒底垫放一根直径为10 mm的圆钢，将筒按住，左右交替颠击地面各25次。然后装入第二层，第二层装满后用同样的方法颠实，但筒底所垫钢筋的方向与第一层时的方向垂直。再加试样直至超过筒口，然后用直尺沿筒口中心线向两边刮平，称取试样和容量筒的总质量，精确至1 g。

现有的集料堆积密度测试全程由人工完成，测试效率低，且测试过程中分层、振实存在人的主观性影响较大，测试结果因人而异，离散性较大，可重复性较差。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种集料堆积密度自动测试装置及方法，本发明能够实现堆积密度的自动测试，避免过多人为因素导致的相关问题，能有效提高测试效率，使得测试结果更加客观，且可重复性好。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种集料堆积密度自动测试装置，包括支架，所述支架呈矩形框架结构，在支架内设有容量筒，容量筒上端对应的圆周外壁设有若干固定板，并通过固定板悬置固定在支架内；容量筒上方设有刮板，所述刮板在驱动机构作用下，刮板下边缘贴合在容量筒筒口上做往复移动，以刮去容量筒筒口上表面的物料。

所述容量筒底部敞口设置，并在容量筒底部设有翻板，所述翻板通过翻转机构可转动设置，以实现容量筒底部的开闭；在容量筒下方设有称重料斗，所述称重料斗用于接收容量筒内的物料，并在称重料斗下料口处设有闸板门，用于启闭下料口。

所述驱动机构、翻转机构均与控制单元连接，便于通过控制单元实现驱动机构和翻转机构启停；支架上设有重量传感器，所述称重料斗承载于重量传感器上，所述重量传感器与处理单元连接，以将采集的重量数据传送至处理单元，所述处理单元存储有容量筒体积数据，从而计算得到堆积密度。

进一步地，所述容量筒外侧壁上设有振动电机，用于带动容量筒振动，控制单元与所有振动电机连接以控制振动电机的启停。

进一步地，所有固定板合围成上大下小呈喇叭状的收集料斗，用于收集刮板刮下的物料；同时在收集料斗一侧下端设有倾斜向下的梭槽，便于收集料斗内的物料从梭槽滑下。

进一步地，在支架内设有支撑平台，所述重量传感器设置在支撑平台上；还包括水平设置在支撑平台下方的传送带，所述传送带位于梭槽和称重料斗下料口下方，用于接收称重料斗和梭槽的物料，并将物料输送至回收处。

进一步地，所述翻转机构包括步进电机，所述翻板的转轴与步进电机输出轴连接，便于通过步进电机启动带动翻板转动，所述步进电机设置在支架上；所述控制单元与步进电机连接以控制步进电机启停。

进一步地，所述闸板门与无杆气缸连接，便于通过无杆气缸带动闸板门移动，以实现称重料斗下料口的启闭，所述无杆气缸设置在支架上，所述控制单元与无杆气缸连接以控制无杆气缸启停。

进一步地，所述驱动机构包括两伺服电机和两电动模组，两伺服电机和两电动模组一一对应设置，且伺服电机输出轴和电动模组的丝杆连接，两电动模组水平设置在支架顶端且相互平行，两电动模组长度方向与刮板往复运动方向平行，所述刮板由刮片和设于刮片上方的连接杆构成，所述连接杆两端伸出刮片一定长度，并在连接杆两端的下方设有与电动模组配合的卡槽，连接杆两卡槽分别卡设在两电动模组的丝杆上，从而带动刮板沿电动模组长度方向往复运动。

进一步地，所述伺服电机与控制单元连接，便于通过控制单元控制伺服电机启停。

本发明还提供了一种集料堆积密度自动测试方法，包括以下步骤：

S1：从容量筒筒口中心上方往容量筒内加入物料，让物料以自由落体落下，当容量筒上部物料呈锥体，且容量筒四周溢满时，停止加料；若要测定紧堆积密度，则进入S2，否则，直接进入S3；

S2：启动振动电机并振实容量筒内的物料；

S3：启动驱动机构，使得刮板下边缘贴合容量筒筒口往复移动两次，以刮去容量筒筒口上表面的物料，刮下的物料经传送带输送至回收处；

S4：转动翻板，使得容量筒内的物料全部落入称重料斗，并关闭翻板，待重量数据传送至处理单元后并计算得到堆积密度，开启闸板门，使得物料落入传送带输送至回收处；

上述步骤S2~S4均在控制单元的控制下自动实现。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明采用驱动机构带动刮板往复移动刮去容量筒上表面的物料，采用振动电机振实物料，实现堆积密度的自动测试，不但提高了测试效率，而且最大限度减少了人为参与及其导致的测试误差，并使测试结果离散性小、可重复性好。

附图说明

图1-本发明所述测试装置的结构示意图。

图2-本发明所述测试装置另一视角的结构示意图。

其中：1-伺服电机；2-电动模组；3-刮板；4-容量筒；5-翻板；6-无杆气缸；7-传送带；8-梭槽；9-步进电机；10-称重料斗；11-振动电机；12-闸板门；13-支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图2，一种集料堆积密度自动测试装置，包括支架13，所述支架13呈矩形框架结构，在支架13内设有容量筒4，容量筒4上端对应的圆周外壁设有若干固定板，并通过固定板悬置固定在支架13内；容量筒4上方设有刮板3，所述刮板3在驱动机构作用下，刮板下边缘贴合在容量筒4筒口上做往复移动，以刮去容量筒4筒口上表面的物料。

所述容量筒4底部敞口设置，并在容量筒4底部设有翻板5，所述翻板5通过翻转机构可转动设置，以实现容量筒4底部的开闭；在容量筒4下方设有称重料斗10，所述称重料斗10用于接收容量筒4内的物料，并在称重料斗4下料口处设有闸板门12，用于启闭下料口。

所述驱动机构、翻转机构均与控制单元连接，便于通过控制单元实现驱动机构和翻转机构启停；在支架上安装有重量传感器，称重料斗10底部承载于重量传感器上，所述重量传感器与处理单元连接，以将采集的重量数据传送至处理单元，所述处理单元存储有容量筒体积数据，从而计算得到堆积密度。

这样，当往容量筒内装足量物料，使容量筒上部物料呈锥体，且容量筒四周溢满时，停止加料，然后可通过控制驱动机构自动刮去容量筒筒口表面的物料，不需人工进行操作，能有效提高测试效率。然后转动翻板，可使容量筒内的物料进入称重料斗中进行称重，从而获得容量筒内盛装物料的重量m，而容量筒的体积v已知，那么就可以通过m/v得到堆积密度。当然这里因没有对容量筒内的物料进行振实，故而得到的堆积密度为松散堆积密度。

具体实施时，所述容量筒4外侧壁上设有振动电机11，用于带动容量筒4振动，控制单元与所有振动电机11连接以控制振动电机11的启停。

这里在容量筒外侧壁设置振动电机，可以对容量筒内的物料进行振实，从而可以对紧堆积密度进行测试。并且这样不用人工进行操作，从而避免像现有技术中，因人的主观性影响造成测试结果因人而异，离散性较大、可重复性较差等问题。

同时，因容量筒设置在支架上，故而这里的振动电机振动时会带动支架和容量筒振动，但是因容量筒振动幅度比较小，所以不会对装置造成影响。

具体实施时，所有固定板合围成上大下小呈喇叭状的收集料斗，用于收集刮板刮下的物料；同时在收集料斗一侧下端设有倾斜向下的梭槽8，便于收集料斗内的物料从梭槽8滑下。

具体实施时，在支架13内设有支撑平台，所述重量传感器设置在支撑平台上；还包括水平设置在支撑平台下方的传送带7，所述传送带7位于梭槽8和称重料斗10下料口下方，用于接收称重料斗10和梭槽8的物料，并将物料输送至回收处。

称重料斗4下料口和梭槽8出口背向设置于支架两侧。由于称重料斗4下料口距离传送带较高，在出料时容易飞溅至传送带外。为此，在称重料斗4下料口处同角度向下延伸有导向槽，通过导向槽降低出料口与传送带的高度。同时为防止落料洒出，在传送带左右两侧的架体上设有挡板，挡板两端延伸出架体两侧适当距离。

这样，梭槽和称重料斗内的物料就可以通过传送带送到回收处进行回收，避免刮板刮下的物料影响环境，利于保持装置周围的整洁，同时也避免采用人工对物料进行转运，节省了人力，提高了测试效率。

具体实施时，所述翻转机构包括步进电机9，所述翻板5的转轴与步进电机9输出轴连接，便于通过步进电机9启动带动翻板5转动，所述步进电机9设置在支架13上；所述控制单元与步进电机9连接以控制步进电机9启停。

具体实施时，所述闸板门12与无杆气缸6连接，便于通过无杆气缸6带动闸板门12移动，以实现称重料斗10下料口的启闭，所述无杆气缸6设置在支架13上，所述控制单元与无杆气缸6连接以控制无杆气缸6启停。

具体实施时，所述驱动机构包括两伺服电机1和两电动模组2，伺服电机1和电动模组2一一对应设置，且伺服电机1输出轴和电动模组2的丝杆连接，两电动模组2水平设置在支架13顶端且相互平行，两电动模组2长度方向与刮板3往复运动方向平行，所述刮板3由刮片和设于刮片上方的连接杆构成，所述连接杆两端伸出刮片一定长度，并在连接杆两端的下方设有与电动模组配合的卡槽，连接杆两卡槽分别卡设在两电动模组的丝杆上，从而带动刮板沿电动模组长度方向往复运动。

具体实施时，所述伺服电机1与控制单元连接，便于通过控制单元控制伺服电机1启停。

采用上述集料堆积密度自动测试装置测试堆积密度，包括以下步骤：

S1：首先确保设备处于初始状态，比如容量筒底部封闭，以及闸板门处于关闭状态，刮板移动至容量筒外侧，然后从容量筒筒口中心上方往容量筒内加入物料，让物料以自由落体落下，当容量筒上部物料呈锥体，且容量筒四周溢满时，停止加料；若要测定紧堆积密度，则进入S2，否则，直接进入S3；添加物料时，可以人工添加，也可以机械自动添加。按照标准设计物料下落高度即可。

S2：启动振动电机并振实容量筒内的物料；

S3：启动驱动机构，使得刮板下边缘贴合容量筒筒口往复移动两次，以刮去容量筒筒口上表面的物料，刮下的物料经传送带输送至回收处；

S4：转动翻板，使得容量筒内的物料全部落入称重料斗，并关闭翻板，待重量数据传送至处理单元后并计算得到堆积密度，开启闸板门，使得物料落入传送带输送至回收处。

上述步骤S2~S4均在控制单元的控制下自动实现。为保证测试的准确性，可重复步骤S1~S4以多次平行试验结果的平均值作为测定值。

最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种集料堆积密度自动测试装置，其特征在于，包括支架，所述支架呈矩形框架结构，在支架内设有容量筒，容量筒上端对应的圆周外壁设有若干固定板，并通过固定板悬置固定在支架内；容量筒上方设有刮板，所述刮板在驱动机构作用下，刮板下边缘贴合在容量筒筒口上做往复移动，以刮去容量筒筒口上表面的物料；

所述容量筒底部敞口设置，并在容量筒底部设有翻板，所述翻板通过翻转机构可转动设置，以实现容量筒底部的开闭；在容量筒下方设有称重料斗，所述称重料斗用于接收容量筒内的物料，并在称重料斗下料口处设有闸板门，用于启闭下料口；

所述驱动机构、翻转机构均与控制单元连接，便于通过控制单元实现驱动机构和翻转机构启停；支架上设有重量传感器，所述称重料斗承载于重量传感器上，所述重量传感器与处理单元连接，以将采集的重量数据传送至处理单元，所述处理单元存储有容量筒体积数据，从而计算得到堆积密度。

2.根据权利要求1所述的一种集料堆积密度自动测试装置，其特征在于，所述容量筒外侧壁上设有振动电机，用于带动容量筒振动，控制单元与所有振动电机连接以控制振动电机的启停。

3.根据权利要求1或2所述的一种集料堆积密度自动测试装置，其特征在于，所有固定板合围成上大下小呈喇叭状的收集料斗，用于收集刮板刮下的物料；同时在收集料斗一侧下端设有倾斜向下的梭槽，便于收集料斗内的物料从梭槽滑下。

4.根据权利要求3所述的一种集料堆积密度自动测试装置，其特征在于，在支架内设有支撑平台，所述重量传感器设置在支撑平台上；还包括水平设置在支撑平台下方的传送带，所述传送带位于梭槽和称重料斗下料口下方，用于接收称重料斗和梭槽的物料，并将物料输送至回收处。

5.根据权利要求1所述的一种集料堆积密度自动测试装置，其特征在于，所述翻转机构包括步进电机，所述翻板的转轴与步进电机输出轴连接，便于通过步进电机启动带动翻板转动，所述步进电机设置在支架上；所述控制单元与步进电机连接以控制步进电机启停。

6.根据权利要求1所述的一种集料堆积密度自动测试装置，其特征在于，所述闸板门与无杆气缸连接，便于通过无杆气缸带动闸板门移动，以实现称重料斗下料口的启闭，所述无杆气缸设置在支架上，所述控制单元与无杆气缸连接以控制无杆气缸启停。

7.根据权利要求1所述的一种集料堆积密度自动测试装置，其特征在于，所述驱动机构包括两伺服电机和两电动模组，两伺服电机和两电动模组一一对应设置，且伺服电机输出轴和电动模组的丝杆连接，两电动模组水平设置在支架顶端且相互平行，两电动模组长度方向与刮板往复运动方向平行，所述刮板由刮片和设于刮片上方的连接杆构成，所述连接杆两端伸出刮片一定长度，并在连接杆两端的下方设有与电动模组配合的卡槽，连接杆两卡槽分别卡设在两电动模组的丝杆上，从而带动刮板沿电动模组长度方向往复运动。

8.根据权利要求7所述的一种集料堆积密度自动测试装置，其特征在于，所述伺服电机与控制单元连接，便于通过控制单元控制伺服电机启停。

9.一种集料堆积密度自动测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：从容量筒筒口中心上方往容量筒内加入物料，让物料以自由落体落下，当容量筒上部物料呈锥体，且容量筒四周溢满时，停止加料；若要测定紧堆积密度，则进入S2，否则，直接进入S3；

S2：启动振动电机并振实容量筒内的物料；

S3：启动驱动机构，使得刮板下边缘贴合容量筒筒口往复移动两次，以刮去容量筒筒口上表面的物料，刮下的物料经传送带输送至回收处；

S4：转动翻板，使得容量筒内的物料全部落入称重料斗，并关闭翻板，待重量数据传送至处理单元后并计算得到堆积密度，开启闸板门，使得物料落入传送带输送至回收处；

上述步骤S2~S4均在控制单元的控制下自动实现。