一種球磨機沖擊碰撞模擬試驗臺及方法
【專利摘要】本發明公開的一種球磨機沖擊碰撞模擬試驗臺及方法，包括輕氣炮、鋼球、高速攝像機、動態應變儀、光電測速裝置、數據采集裝置等，由輕氣炮發射鋼球，通過光電測速裝置測量鋼球的運動速度，并經試驗箱沖擊圓柱形巖石試樣，圓柱形巖石試樣在沖擊載荷作用下，撞擊襯板試樣，巖石試樣與襯板試樣水平放置在試驗箱機架的圓弧槽內，其中心與鋼球中心對齊，保證了沖擊過程中準確性，并通過高速攝像機精確捕捉沖擊碰撞過程，襯墊試樣表層放置有沖擊加速度傳感器、應力片等，通過動態應變儀和數據采集卡采集輸出信號，并通過計算機數據處理系統對信號進行處理，從而能夠準確獲得球磨機沖擊碰撞過程中材料的動態力學性能。
【專利說明】一種球磨機沖擊碰撞模擬試驗臺及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及涉一種球磨機沖擊碰撞模擬試驗臺及方法，尤其適用于球磨機鋼球與巖石以及襯板間沖擊碰撞的模擬試驗。
【背景技術】
[0002]隨著球磨機滾筒直徑的不斷增大，最大直徑已達7.9m,由于內部復雜的運動過程以及沖擊碰撞過程，無法有效的對球磨機的研磨過程進行試驗模擬，使用較多為用成型設備進行試驗，如搭建按比例縮小的球磨機，不僅試驗費用較大，而且不能準確的得到沖擊碰撞過程中巖石和襯板的動態力學性能。
[0003]目前，國內外沖擊碰撞試驗臺有很多種,其中最為常見的為霍普金森沖擊試驗臺，該試驗臺主要用于模擬爆炸以及高速沖擊過程中巖石、混泥土等材料在應力波作用下的動態力學性能。由于霍普金森試驗臺中霍普金森桿滿足一定的長徑比，高速沖擊過程中應力波只沿一維方向傳播，無法適用于球磨機內鋼球與巖石及襯板的沖擊模擬試驗。
【發明內容】
[0004]技術問題:本發明的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種結構簡單可靠、適應性強、模擬效果好的球磨機沖擊碰撞模擬試驗臺。
[0005]技術方案:本發明的球磨機沖擊碰撞模擬試驗臺，包括試驗箱，試驗箱內依次設有安放圓柱形巖石試樣和圓柱形襯板試樣的試驗箱機架，試驗箱上方設有鏡頭對準圓柱形巖石試樣和圓柱形襯板試樣的高速攝像機，圓柱形襯板試樣的表層貼有應變片和沖擊加速度傳感器，應變片和沖擊加速度傳感器經導線分別與動態應變儀和數據采集卡相連，動態應變儀和數據采集卡經導線與計算機處理系統相連；試驗箱的側面設有可在滑動底座上移動的輕氣炮，輕氣炮面向試驗箱機架，與圓柱形巖石試樣和圓柱形襯板試樣在同一軸線上，輕氣炮與試驗箱之間設有與計算機處理系統相連的光電測速裝置。
[0006]所述的試驗箱機架包括中部開有圓弧槽的滑塊、設在滑塊側的滑塊的擋板，擋板一側對稱設有筋板。
[0007]使用上所述試驗臺的球磨機沖擊碰撞模擬試驗方法:將圓柱形巖石試樣和圓柱形襯板試樣放在試驗箱機架的圓弧槽內，圓柱形巖石試樣的末端與圓柱形襯板試樣的前端間隔O?15mm,圓柱形襯板試樣的末端抵在試樣箱機架的擋板上；由安裝在滑動底座上的輕氣炮壓縮lOm/s?25m/s發射脈沖的高壓氣體，發射鋼球高速運動；鋼球經試驗箱與正前方的圓柱形巖石試樣的前端發生高速碰撞，使圓柱形巖石試樣的末端撞擊正前方的圓柱形襯板試樣，從而模擬球磨機的沖擊碰撞過程；鋼球經光電測速裝置獲得測量鋼球的運動速度，高速攝像機實時記錄動態鋼球與圓柱形巖石試樣的沖擊過程；圓柱形襯板試樣表層貼的應變片及沖擊加速度傳感器將受沖擊的信號通過動態應變儀和數據采集卡進行動態采集，傳輸給計算機數據處理系統，經計算機數據處理系統對采集到的數據進行處理。
[0008]有益效果:本發明采用輕氣炮發射系統、沖擊碰撞系統以及數據采集和處理系統，輕氣炮發射系統由滑動底座、輕氣炮以及鋼球組成，輕氣炮使用較為安全的氦氣；沖擊碰撞系統由圓柱形巖石試樣和圓柱形襯板試樣組成，圓柱形巖石試樣的末端與圓柱形襯板試樣的前端可留有一定的間隙，圓柱形襯板試樣的末端抵在試驗箱機架的擋板上，兩試樣水平放置在試驗箱機架的圓弧槽內；數據數據采集和處理系統由高速攝像機、動態應變儀、數據采集卡、計算機處理系統以及光電測速裝置組成。鋼球經光電測速裝置準確測量鋼球的運動速度，試驗箱一側放置有高速攝像機，動態捕捉鋼球與圓柱形巖石試樣的沖擊過程；圓柱形襯板試樣的表層貼有應變片、應力傳感器以及沖擊加速度傳感器等，通過動態應變儀和數據采集卡進行動態采集，并由計算機數據處理系統對各種數據進行處理。本發明能夠有效的模擬球磨機在研磨過程中鋼球與巖石及襯板間的沖擊碰撞過程，與現有技術相比具有如下優點:
[0009]1、結構簡單可靠，適應性強，易于安裝；
[0010]2、采用輕氣壓縮發射系統產生高脈沖動力，實現可調高速脈沖沖擊；
[0011]3、通過高速攝像機,能夠有效掌握沖擊碰撞過程中材料的損傷破壞情況,并通過數據采集和處理系統掌握沖擊碰撞過程中材料的動態力學性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的結構示意圖；
[0013]圖2為本發明的試驗箱機架俯視結構示意圖；
[0014]圖3為本發明的試驗箱機架主視結構示意圖。
[0015]圖中:圖中:1 一輕氣炮；2 —鋼球；3 —試驗箱；4 一圓柱形巖石試樣；5 —圓柱形襯板試樣；6 —高速攝像機；7 —試驗箱機架；8 —應變片；9 一沖擊加速度傳感器；10 —動態應變儀；11 一數據采集卡；12 —計算機數據處理系統；13 —光電測速裝置；14 一滑動底座；15 —滑塊；16 —擋板；17 —筋板。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明的一個實施例作進一步的描述:
[0017]本發明的球磨機沖擊碰撞模擬試驗臺，主要由輕氣炮1、鋼球2、試驗箱3、應變片
8、沖擊加速度傳感器9、數據數據采集系統和處理系統構成，數據數據采集系統由高速攝像機6、動態應變儀10、數據采集卡11構成，處理系統由計算機處理系統12以及光電測速裝置13組成。試驗箱3內依次設有安放圓柱形巖石試樣4和圓柱形襯板試樣5的試驗箱機架7，試驗箱機架7包括中部開有圓弧槽的滑塊15、設在滑塊15側的滑塊15的擋板16，擋板16 —側對稱設有筋板17，兩試樣水平放置在試驗箱機架7的圓弧槽內。試驗箱3上方設有鏡頭對準圓柱形巖石試樣4和圓柱形襯板試樣5的高速攝像機6，圓柱形襯板試樣5的表層貼有應變片8和沖擊加速度傳感器9，應變片8和沖擊加速度傳感器9經導線分別與動態應變儀10和數據采集卡11相連，動態應變儀10和數據采集卡11經導線與計算機處理系統12相連；試驗箱3的側面設有可在滑動底座14上移動的輕氣炮1，輕氣炮I面向試驗箱機架7，與圓柱形巖石試樣4和圓柱形襯板試樣5在同一軸線上，輕氣炮I與試驗箱3之間設有與計算機處理系統12相連的光電測速裝置13。
[0018]本發明的球磨機沖擊碰撞模擬試驗方法:將圓柱形巖石試樣4和圓柱形襯板試樣5放在試驗箱機架7的圓弧槽內，圓柱形巖石試樣4的末端與圓柱形襯板試樣5的前端根據試驗的需要間隔O?15mm的間隙不等，圓柱形襯板試樣5的末端抵在試樣箱機架7的擋板上；兩試樣水平放置在試驗箱機架7的圓弧槽內，要保證發射的鋼球2中心與圓柱形巖石試樣4及圓柱形襯板試樣5的中心線對齊，保證沖擊過程的準確性；由安裝在滑動底座14上的輕氣炮I壓縮lOm/s?25m/s發射脈沖的高壓氣體，發射鋼球2高速運動；鋼球2經試驗箱3與正前方的圓柱形巖石試樣4的前端發生高速碰撞,使圓柱形巖石試樣4的末端撞擊正前方的圓柱形襯板試樣5，從而模擬球磨機的沖擊碰撞過程；鋼球2經光電測速裝置13獲得測量鋼球2的運動速度，高速攝像機6實時記錄動態鋼球2與圓柱形巖石試樣4的沖擊過程；圓柱形襯板試樣5表層貼的應變片8及沖擊加速度傳感器9將受沖擊的信號通過動態應變儀10和數據采集卡11進行動態采集，傳輸給計算機數據處理系統12，經計算機數據處理系統12對采集到的數據進行處理。
【權利要求】
1.一種球磨機沖擊碰撞模擬試驗臺，其特征在于:它包括試驗箱(3)，試驗箱(3)內依次設有安放圓柱形巖石試樣(4)和圓柱形襯板試樣(5)的試驗箱機架(7)，試驗箱(3)上方設有鏡頭對準圓柱形巖石試樣(4)和圓柱形襯板試樣(5)的高速攝像機(6)，圓柱形襯板試樣(5)的表層貼有應變片(8)和沖擊加速度傳感器(9)，應變片(8)和沖擊加速度傳感器(9)經導線分別與動態應變儀(10)和數據采集卡(11)相連，動態應變儀(10)和數據采集卡(11)經導線與計算機處理系統(12)相連；試驗箱(3)的側面設有可在滑動底座(14)上移動的輕氣炮(1)，輕氣炮(I)面向試驗箱機架(7)，與圓柱形巖石試樣(4)和圓柱形襯板試樣(5)在同一軸線上，輕氣炮(I)與試驗箱(3)之間設有與計算機處理系統(12)相連的光電測速裝置(13)。
2.根據權利要求1所述的球磨機沖擊碰撞模擬試驗臺，其特征在于:所述的試驗箱機架(7)包括中部開有圓弧槽的滑塊(15)、設在滑塊(15)側的滑塊(15)的擋板(16)，擋板(16)—側對稱設有筋板(17)。
3.一種使用權利要求1、2所述試驗臺的球磨機沖擊碰撞模擬試驗方法，其特征在于:將圓柱形巖石試樣(4)和圓柱形襯板試樣(5)放在試驗箱機架(7)的圓弧槽內，圓柱形巖石試樣(4)的末端與圓柱形襯板試樣(5)的前端間隔O~15mm,圓柱形襯板試樣(5)的末端抵在試樣箱機架(7)的擋板上；由安裝在滑動底座(14)上的輕氣炮(I)壓縮lOm/s~25m/s發射脈沖的高壓氣體，發射鋼球(2)高速運動；鋼球(2)經試驗箱(3)與正前方的圓柱形巖石試樣(4)的前端發生高速碰撞，使圓柱形巖石試樣(4)的末端撞擊正前方的圓柱形襯板試樣(5)，從而模擬球磨機的沖擊碰撞過程；鋼球(2)經光電測速裝置(13)獲得測量鋼球⑵的運動速度，高速攝像機(6)實時記錄動態鋼球(2)與圓柱形巖石試樣⑷的沖擊過程；圓柱形襯板試樣(5)表層貼的應變片(8)及沖擊加速度傳感器(9)將受沖擊的信號通過動態應變儀(10)和數據采集卡(11)進行動態采集，傳輸給計算機數據處理系統(12)，經計算機數據處理系統(12)對采集到的數據進行處理。
【文檔編號】G01N3/36GK104020060SQ201410277418
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】彭玉興, 李同清, 朱真才, 鄒聲勇, 陳國安, 曹國華, 王大剛, 劉送永, 盧昊, 于永立 申請人:中國礦業大學