专利名称：土石混合介质磨蚀性试验仪的制作方法
技术领域：
背景技术 土石混合介质是自然界中广泛存在的一种地质载体，特别是在地表浅 层范围内广泛分布，TBM掘进是目前最重要的城市地下工程建设方法，采用TBM方法在地层 浅表范围内进行掘进时会遇到大量的第四系土石混合介质，这种特殊的工程地质载体在掘 进过程中其抗磨损性主要表现为与TBM金属接触的磨损以及介质自身相互接触而产生的 磨损，岩土介质的磨蚀性是TBM掘进机设计过程中的重要参数，对于刀盘、刀具的选择以及 掘进效率的合理预测意义重大。国际上测试岩土介质磨蚀性试验的方法有很多，主要包括冲击磨蚀试验、加压磨 蚀试验以及摩擦试验。对于岩石的磨蚀性评价目前都采用测定岩石CERCHAR磨蚀试验来进 行，而对于地表土石混合类松散介质，由于其取样的困难性而很难对其的抗磨性进行合理 的评价。另外目前的测试仪器本身也仍有许多不足之处例如动力系统大多依靠手动，增大 了试验的差异性；测量数据有限，不利于对抗磨性机制的分析；测量的精度低且不方便等。发明内容本发明提供一种针对土石混合类介质的抗磨性试验装置，其主要特征是 动力系统伺服控制且转速可调，动力持续时长采用定时开关控制，试验结果简单易用，试验 装置与磨料分析集成为一体等。试验后磨料分析采用重力分散装置实现静态筛分，使得磨 料分析更为精准，避免了由于震动筛分对磨料粒径分析结果的影响。土石混合介质磨蚀性试验仪主要由动力系统部分、磨蚀试验装置部分和磨料分析 部分组成，所述动力系统部分由装置架构1，可调转速电机2，电机固定托盘3，转速调整旋 钮4，定时开关5，传动装置外罩6，主动轮7，传动皮带8，从动轮9，传动轴10组成；磨蚀试 验装置部分由喂料装置11，磨料筒12，磨料筒夹具13，试验磨料样14，矩形钢板15，开合式 筒底16组成；所述磨料分析部分由磨料重力分散装置17，06. 3mm孔径磨料筛18，0 5. 0mm 孔径磨料筛19，①4. 0mm孔径磨料筛20，①2. 0mm孔径磨料筛21，磨料筛底盘22，磨料筛托 架23组成。基本原理与技术将标准矩形钢板在定量的土石混合样品中以恒定转速转动5分 钟，通过量测标准钢板在试验前后由于磨损而造成的重量差来获得土石混合介质的磨蚀系 数，通过该磨蚀系数的大小来判断磨料的抗磨性。磨蚀系数的计算公式如下=式中，P0代表试验前的钢板重量，单位为克；P代表试验后的钢板重量，单位为克； &代表土石混合介质样品的重量，单位为吨。土石混合介质磨蚀性试验装置主要由动力系统部分、磨蚀试验装置部分和磨料分 析部分组成。动力系统部分由装置架构1，可调转速电机2，电机固定托盘3，转速调整旋钮 4，定时开关5，传动装置外罩6，主动轮7，传动皮带8，从动轮9，传动轴10组成。该部分主 要为磨蚀试验提供并传递动力，调转速电机2通过电机固定托盘3固定于装置架构1上，电 机由转速调整旋钮4及开关5来进行控制，动力传送通过主动轮7带动传动皮带8来带动 从动轮9，从动轮9带动传动轴10来为试验装置提供动力，为确保安全，传动部分使用传动装置外罩罩住。磨蚀试验装置部分由喂料装置11，磨料筒12，磨料筒夹具13，试验磨料样14，矩形钢板15，开合式筒底16组成。将磨料样品通过喂料装置11装入磨料筒12，之后启动动力 系统使得矩形钢板15在试验磨料样14中以恒定转速旋转，最后打开开合式筒底16获得磨 蚀后的磨料。磨料分析部分由磨料重力分散装置17，Φ6. 3mm孔径磨料筛18，Φ5. Omm孔径磨料 筛19，Φ 4. Omm孔径磨料筛20，Φ 2. Omm孔径磨料筛21，磨料筛底盘22，磨料筛托架23组成。 磨料在经过重力分散装置17后能够较为均勻的落入到磨料筛组中，磨料依次经过Φ6. 3mm 孔径磨料筛18，Φ 5. Omm孔径磨料筛19，Φ 4. Omm孔径磨料筛20，Φ 2. Omm孔径磨料筛21之 后落入磨料筛底盘22，不同粒径的磨料就会被分开，最后采用精度达到0. 01克的电子天平 对不同粒径的磨料进行称重并进行分析，磨料筛被放置于磨料筛托架23上。


附图是土石混合介质磨蚀性试验仪结构图。图中1 装置架构；2 可调 转速电机；3 电机固定托盘；4 转速调整旋钮；5 定时开关；6 传动装置外罩；7 主动轮； 8 传动皮带；9 从动轮；10 传动轴；11 喂料装置；12 磨料筒；13 磨料筒夹具；14 试验 磨料样；15 矩形钢板；16 开合式筒底；17 磨料重力分散装置；18 :Φ6. 3mm孔径磨料筛； 19 :Φ5. Omm孔径磨料筛；20 :Φ4. Omm孔径磨料筛；21 :Φ2. Omm孔径磨料筛；22 磨料筛底 盘；23 磨料筛托架具体实施方式
1.首先准备500克试验中土石混合介质样品，样品应过筛，粒径大 于6. 3mm部分采用破碎设备破碎为4_6. 3mm粒径。2.将准备好的500克磨料样品通过喂料装置11装入磨料筒12，之后启动动力系 统使得矩形钢板15在试验磨料样14中以恒定转速旋转5分钟后停止转动，最后打开开合 式筒底16使磨料下坠落入磨料重力分散装置17，经过分散后的磨料均勻落入粒径不同的 磨料筛中。3.取下矩形钢板采用电子天平对其进行称重并计算得到磨蚀系数，之后再依次取 下磨料筛对滞留于筛上的磨料采用电子天平进行称重并进行分析。
权利要求
土石混合介质磨蚀性试验仪主要由动力系统部分、磨蚀试验装置部分和磨料分析部分组成，所述动力系统部分由装置架构(1)，可调转速电机(2)，电机固定托盘(3)，转速调整旋钮(4)，定时开关(5)，传动装置外罩(6)，主动轮(7)，传动皮带(8)，从动轮(9)，传动轴(10)组成；磨蚀试验装置部分由喂料装置(11)，磨料筒(12)，磨料筒夹具(13)，试验磨料样(14)，矩形钢板(15)，开合式筒底(16)组成；所述磨料分析部分由磨料重力分散装置(17)，Φ6.3mm孔径磨料筛(18)，Φ5.0mm孔径磨料筛(19)，4.0mm孔径磨料筛(20)，Φ2.0mm孔径磨料筛(21)，磨料筛底盘(22)，磨料筛托架(23)组成。
2.根据权利要求1所述的可调转速电机(2)可提供恒定转速的动力，并且转速可在 500-4500转/分钟的范围内以1000转/分钟的幅度来进行增减调节，电机通过定时开关 来进行控制；磨料筒(12)的底部应该可以便于打开并获得磨料；矩形钢板(15)的尺寸为 25mmX20mmX5mm，其硬度应保持在洛氏硬度B60-75范围内，对其的称重应该采用精度达 到0. 01克的电子天平来进行；磨料分析部分与试验装置部分集成为一体，为了保证磨料能 够均勻通过磨料筛，采用了磨料重力分散装置(17)，该装置采用三层错开布置的三棱体来 分散磨料并使之均勻撒落于磨料筛上，实现静态筛分；磨料筛由Φ6. 3mm孔径磨料筛(18)， Φ5. Omm孔径磨料筛(19)，Φ4. Omm孔径磨料筛(20)，2. Omm孔径磨料筛(21)，磨料筛底盘 (22)，磨料筛托架(23)组成。
全文摘要
本发明提供一种针对土石混合类介质的抗磨性试验装置，其主要特征是动力系统伺服控制且转速可调，动力持续时长采用定时开关控制，试验结果简单易用，试验装置与磨料分析集成为一体等。试验后磨料分析采用重力分散装置实现静态筛分，使得磨料分析更为精准，避免了由于震动筛分对磨料粒径分析结果的影响。
文档编号G01N3/56GK101799387SQ20101000001
公开日2010年8月11日 申请日期2010年1月4日 优先权日2010年1月4日
发明者李守定, 李晓, 赫建明 申请人:中国科学院地质与地球物理研究所