一种振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置及方法，该装置包括底座、支框、径向压力施加装置、径向压力传感器、径向推力杆、料槽、探测杆、振动装置、滑座、轴向压力传感器和轴向位移施加装置，径向压力施加装置通过径向推力杆对固体颗粒物质施加压力，轴向位移施加装置通过滑座带动探测杆在料槽内移动，通过读取轴向压力传感器的数值可知固体颗粒物质与探测杆接触表面的摩擦力。本发明专利技术可以通过调整径向压力施加装置施加不同径向压力，同时还可以设置不同的振幅及振动频率，可以方便地测试不同振动参数下的不同种类的固体颗粒物质在承受压力时与探测杆接触表面的摩擦性能。

Device and method for measuring surface friction of solid particle material under vibration excitation

The invention discloses a vibration excitation of solid particles surface friction test device and method, the device comprises a base, a frame, radial pressure device, radial pressure sensor, radial thrust rod, chute, detecting rod, a vibration device, a sliding seat, axial pressure sensor and the axial displacement of the radial feeding device the pressure applying device pressure on solid particles through the radial thrust rod, axial displacement device through the sliding block drives the probe moving in tank, through the friction value of solid particles and the axial pressure sensor reads the probe contact surface. The invention can be applied in different radial pressure by adjusting the radial pressure applying device, but also can set the amplitude and frequency of different, can easily test the friction properties of different kinds of solid particles with different vibration parameters of the probe in contact with the pressure surface.

【技术实现步骤摘要】
一种振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置及方法
本专利技术涉及固体颗粒物质表面摩擦测试装置
，特别是涉及一种振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置及方法。
技术介绍
固体颗粒物质是大量离散的固体颗粒相互作用而组成的复杂体系，在自然界中广泛存在，它兼有固体和液体的形态而又不尽相同，因此其具有其独特复杂的力学特性。即便是最简单的干燥的无黏连颗粒体系都呈现出非常复杂的现象和行为。颗粒物质中单个颗粒的运动服从牛顿定律，但在外力或者内部应力状况变化时，颗粒体系整体会产生流动，表现出流体的性质，形成颗粒流。在振动条件下，颗粒物质与边界之间的相互作用力将对颗粒物质的动态行为产生影响，从摩擦学角度来看，对于振动激励下承载颗粒物质表面摩擦测试该领域的研究还没有成熟的仪器及方法。因此，从试验角度定量测量振动激励条件下承压颗粒物质对边界摩擦作用，对于从基础理论上揭示颗粒物质的力学特性具有重要学术价值，而且在工业、农业、制药等领域的应用具有广阔前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，为从基础理论上揭示颗粒物质的力学特性提供测试设备。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置，包括底座、支框、径向压力施加装置、径向压力传感器、径向推力杆、料槽、探测杆、振动装置、滑座、轴向压力传感器和轴向位移施加装置。所述底座的一端固设有所述料槽，所述料槽内设有凹槽，所述料槽顶面和底面的中部分别设有第一通孔和第二通孔，所述底座的另一端设有轴向位移施加装置，所述轴向位移施加装置和所述料槽之间设有滑座，所述轴向位移施加装置与所述滑座之间设有所述轴向压力传感器；所述振动装置设置于所述滑座上，所述探测杆与所述振动装置刚性连接为一体，所述探测杆与所述第一通孔和所述第二通孔间隙配合并贯穿所述第一通孔、所述凹槽和所述第二通孔。所述料槽外围设有所述支框，所述径向压力施加装置为偶数个，对称设置在所述支框上，所述径向压力施加装置分别通过一所述径向压力传感器与一所述径向推力杆连接，每个所述径向推力杆的末端均位于所述料槽的凹槽内且与所述凹槽间隙配合。优选地，所述底座的一端设有两个开有卡槽的侧板，所述料槽包括料槽本体和侧挡板，所述侧挡板通过螺栓与所述料槽设有凹槽的一侧连接，所述第一通孔设置在所述料槽本体上，所述第二通孔设置在所述侧挡板上，所述料槽和所述侧挡板的两端分别嵌入所述卡槽中。优选地，所述凹槽为十字型凹槽，所述径向压力施加装置为四个。优选地，还包括实验台，所述底座和所述支框设置在所述试验台上。优选地，所述径向推力杆的末端设有柱状圆弧面，所述柱状圆弧面在施加径向推力后和所述探测杆同心。优选地，所述滑座与所述底座之间设有平面直线滚针轴承。优选地，所述滑座两端均设有立板，靠近所述料槽的立板上设有一通孔，所述探测杆的一端设有法兰，所述探测杆穿过所述通孔，所述法兰由一压环通过螺栓固定在所述立板上，所述法兰两侧均设有缓冲垫；靠近所述轴向位移施加装置的立板与所述轴线压力传感器连接。优选地，所述振动装置采用超声振动、电磁振动、机械振动、气压或液压振动产生轴向单点集中激励或周向多点均布激励，振动频率为10～25kHz，振幅为2～100μm。优选地，所述径向压力施加装置和所述轴向位移施加装置为液压缸，气压缸，电子推杆或斜楔块机构。本专利技术还提供了一种使用如上述技术方案中任一项所述的振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置测试振动激励下固体颗粒物质表面摩擦力的方法，包括以下步骤：S1：向料槽内添加固体颗粒物质；S2：开启径向压力施加装置，使径向压力施加装置同步对称施加设定的均衡压力，使固体颗粒物质压紧于探测杆外圆面上，并保持压力不变，记录径向压力传感器的数值；S3：开启振动装置，对探测杆施加振动；S4：开启轴向位移施加装置，推动探测杆轴向移动，记录轴向压力传感器的数值；S5：探测杆的位移达到设定距离后，停止记录径向压力传感器轴向压力传感器的数值，关闭振动装置，径向压力施加装置和轴向位移施加装置复位。优选地，步骤S1包括将料槽的一个径向推力杆及径向压力传感器拆除，探测杆穿过第一通孔和第二通孔，使其端部与侧盖板外壁齐平，由料槽的凹槽口处向由料槽、侧盖板和其余径向推力杆形成的料仓内倒入待测的固体颗粒物质，加入固体颗粒物质的体积以保证固体颗粒物质承载后的厚度为0.5～1倍探测杆的半径为准；将拆除的径向推力杆和径向压力传感器复位，使所有径向推力杆的初始停留位置与探测杆的间距保持一致。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术可以通过调整径向压力施加装置施加不同径向压力，同时还可以设置不同的振幅及振动频率，可以方便地测试不同振动参数下的不同种类的固体颗粒物质在承受压力时与探测杆接触表面的摩擦性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置结构示意图；图2为本专利技术振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置主要部件结构示意图；图3为本专利技术径向压力施加装置、料槽、探测杆和固体颗粒物质的结构示意图；图4为本专利技术料槽本体的结构示意图；图5为本专利技术振动装置和滑座结构示意图；图6为本专利技术测试振动激励下固体颗粒物质表面摩擦力的方法的流程图；其中，1-探测杆，2-侧挡板，3-径向推力杆，4-径向压力传感器，5-料槽本体，6-滑座，7-振动装置，8-轴向压力传感器，9-轴向位移施加装置，10-底座，11-固体颗粒物质，12-法兰，13-压环，14-径向压力施加装置，15-支框，16-试验台。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，为从基础理论上揭示颗粒物质的力学特性提供测试设备。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1：如图1-5所示，本实施例提供了一种振动激励下固体颗粒物质11表面摩擦测试装置，包括底座10、支框15、径向压力施加装置14、径向压力传感器4、径向推力杆3、料槽、探测杆1、振动装置7、滑座6、轴向压力传感器8和轴向位移施加装置9。所述底座10和所述支框15设置在所述试验台16上，以固定所述底座10和所述支框15，使二者的位置相对固定。所述底座10的一端设有两个开有卡槽的侧板，所述料槽包括料槽本体5和侧挡板2，所述侧挡板2通过螺栓与所述料槽设有凹槽的一侧连接，所述料槽本体5中部设有第一通孔，所述侧挡板2中部设有第二通孔，所述料槽本体5和所述侧挡板2的两端分别嵌入所述卡槽中，所述料槽本体5的底面和所述卡槽通过螺栓固定连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置，其特征在于：包括底座、支框、径向压力施加装置、径向压力传感器、径向推力杆、料槽、探测杆、振动装置、滑座、轴向压力传感器和轴向位移施加装置；所述底座的一端固设有所述料槽，所述料槽内设有凹槽，所述料槽顶面和底面的中部分别设有第一通孔和第二通孔，所述底座的另一端设有轴向位移施加装置，所述轴向位移施加装置和所述料槽之间设有滑座，所述轴向位移施加装置与所述滑座之间设有所述轴向压力传感器；所述振动装置设置于所述滑座上，所述探测杆与所述振动装置刚性连接为一体，所述探测杆与所述第一通孔和所述第二通孔间隙配合并贯穿所述第一通孔、所述凹槽和所述第二通孔；所述料槽外围设有所述支框，所述径向压力施加装置为偶数个，对称设置在所述支框上，所述径向压力施加装置分别通过一所述径向压力传感器与一所述径向推力杆连接，每个所述径向推力杆的末端均位于所述料槽的凹槽内且与所述凹槽间隙配合。

【技术特征摘要】
1.一种振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置，其特征在于：包括底座、支框、径向压力施加装置、径向压力传感器、径向推力杆、料槽、探测杆、振动装置、滑座、轴向压力传感器和轴向位移施加装置；所述底座的一端固设有所述料槽，所述料槽内设有凹槽，所述料槽顶面和底面的中部分别设有第一通孔和第二通孔，所述底座的另一端设有轴向位移施加装置，所述轴向位移施加装置和所述料槽之间设有滑座，所述轴向位移施加装置与所述滑座之间设有所述轴向压力传感器；所述振动装置设置于所述滑座上，所述探测杆与所述振动装置刚性连接为一体，所述探测杆与所述第一通孔和所述第二通孔间隙配合并贯穿所述第一通孔、所述凹槽和所述第二通孔；所述料槽外围设有所述支框，所述径向压力施加装置为偶数个，对称设置在所述支框上，所述径向压力施加装置分别通过一所述径向压力传感器与一所述径向推力杆连接，每个所述径向推力杆的末端均位于所述料槽的凹槽内且与所述凹槽间隙配合。2.根据权利要求1所述的振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置，其特征在于：所述底座的一端设有两个开有卡槽的侧板，所述料槽包括料槽本体和侧挡板，所述侧挡板通过螺栓与所述料槽设有凹槽的一侧连接，所述第一通孔设置在所述料槽本体上，所述第二通孔设置在所述侧挡板上，所述料槽本体和所述侧挡板的两端分别嵌入所述卡槽中；所述凹槽优选为十字型凹槽，所述径向压力施加装置为四个。3.根据权利要求2所述的振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置，其特征在于：还包括实验台，所述底座和所述支框设置在所述试验台上。4.根据权利要求1所述的振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置，其特征在于：所述径向推力杆的末端设有柱状圆弧面，所述柱状圆弧面在施加径向推力后和所述探测杆同心。5.根据权利要求1所述的振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置，其特征在于：所述滑座与所述底座之间设有平面直线滚针轴承。6.根据权利要求1所述的振动激励下固体颗粒物质表面摩擦测试装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹秒艳，赵长财，王鹏，左苗苗，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13