一种室内环状风蚀试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种室内环状风蚀试验装置，包括：用于模拟风蚀的主试验道，为环状密闭结构，横截面为矩形，含空腔，样品在空腔中运动，主试验道试中设置有速度传感器、温度传感器和图像捕捉设备，图像捕捉设备为安装于样品容器中的高速摄像系统以监测和反馈样品运动姿态，并通过微机控制调整伺服电机提供稳定输出功率；位于主试验道上方两侧的外轨道和内轨道，为环形结构，空腔宽度与钢珠直径相同，仅供放置一排钢珠；传力杆通过半柔性接头与伺服电机相连，另一端与样品容器连接，在与外轨道和内轨道连接处设置钢珠槽，与钢珠匹配嵌合；样品容器，包括多自由度联结装置和空气滤网。括多自由度联结装置和空气滤网。括多自由度联结装置和空气滤网。

【技术实现步骤摘要】
一种室内环状风蚀试验装置


[0001]本专利技术涉及材料测试
，具体涉及一种室内环状风蚀试验装置。

技术介绍

[0002]自然界中风沙对地表的侵蚀作用非常强烈，对地貌形成具有重要意义。此外，风沙侵蚀现象还对工程设施产生不良影响。长期风沙侵蚀造成边坡表层出现凹槽，进而促进了风化作用进程，诱发诸多地质灾害。同时，风沙对建筑结构也会造成一定的侵蚀，在一些混凝土结构、砖石结构中尤为明显。但是目前关于工程设施的设计、防护更多的关注在力学稳定性方面，很少聚焦于风沙侵蚀作用，而在实际工程中发现，风沙侵蚀是一种促进灾害发育的关键因素。尤其是在干旱半干旱地区的黄土边坡，穿越河谷的高陡岩质边坡中，风力作用甚至成为了诱发自然灾害的主要因素。因此，研究风力侵蚀作用对岩土体的影响是非常有必要，且有重要意义的。
[0003]目前与风蚀相关的试验装置主要是直线型的，大多占地面积较大，操作使用复杂，远远超出了地质领域的使用范畴。在地质领域的风沙侵蚀模拟中，侵蚀过程与结果具有非常重要的价值，但是对侵蚀对象的要求没有明确限制，可以进行等比例缩小。这就意味着在进行风沙侵蚀岩土体试验时，可以采用小型风蚀试验系统，这就要求试验系统具有以下特点：操作便捷，风速条件简单，成本低等。

技术实现思路

[0004]本专利技术涉及一种室内环状风蚀试验装置，通过环形通道的设置，减少占地面积，通过改变不同滤网形态，控制不同的风速和风向，可以实现对小型岩土体进行风蚀的效果。
[0005]一种室内环状风蚀试验装置，包括：
[0006]用于模拟风蚀的主试验道，为环状密闭结构，横截面为矩形，含空腔，样品在空腔中运动，主试验道试中设置有速度传感器、温度传感器和图像捕捉设备，图像捕捉设备为安装于样品容器中的高速摄像系统以监测和反馈样品运动姿态，并通过微机控制调整伺服电机提供稳定输出功率；
[0007]伺服电机，通过顶部的四通联结装置、传力杆与样品容器连接，直接控制样品转动；支座，设置在主试验道的四个弧顶，用于支撑整个试验系统，其高度与伺服电机高度相同；圆柱实心的传动杆用于连接电机与四通联结装置；四通联结装置为圆盘状，在互相垂直的四个方向上设置有用于连接传力杆的联结通道；半柔性接头用于连接四通联结装置与传力杆，提供半柔性约束防止过载时刚性材料断裂；
[0008]位于主试验道上方两侧的外轨道和内轨道，为环形结构，空腔宽度与钢珠直径相同，仅供放置一排钢珠；传力杆通过半柔性接头与伺服电机相连，另一端与样品容器连接，在与外轨道和内轨道连接处设置钢珠槽，与钢珠匹配嵌合；
[0009]样品容器，包括：多自由度联结装置和空气滤网，具有不同孔径的空气滤网用于防止样品碎屑掉落至试验风道和改变风力条件。
[0010]进一步的，室内环状风蚀试验装置外接水箱，内设雾化器，实现降雨条件下的风蚀模拟。
[0011]本专利技术取得的有益技术效果：
[0012](1)采用伺服电机驱动样品转动，可通过电脑端准确控制速度变化，通过相对运动对样品进行风蚀测试，相比于传统的直接风力侵蚀，更加精准可控。
[0013](2)通过设置多通道联结装置，可同时实现多样品测试，大大节省试验时间。
[0014](3)样品通过传力杆与电机相接，放置于主试验道上方，通过内外轴承轨道降低转动摩擦，可以有效保证试验道的整体均匀与完整，为样品提供稳定的风速。
[0015](4)环状试验结构可以大大减少试验用地。
[0016](5)为了应对电机功率不足问题，采用不同形状的空气滤网，达到放大风速的目的。
附图说明
[0017]图1是室内环状风蚀试验装置的结构示意图；
[0018]图2是室内环状风蚀试验装置的俯视图；
[0019]图3是样品容器的示意图；
[0020]图4(a)至图4(c)是不同孔径的空气滤网示意图；
[0021]图5是对不同形态的空气滤网进行分析计算得到的气流可视化运动特征图。
[0022]其中：1
‑
主试验道；2
‑
伺服电机；3
‑
支座；4
‑
传动杆；5
‑
联结装置；6
‑
半柔性接头；7
‑
外轨道；8
‑
内轨道；9
‑
传力杆；10
‑
钢珠轴承；11
‑
样品容器；12
‑
钢珠槽；13
‑
多自由度联结装置；14
‑
空气滤网；15
‑
可拆卸试验窗；16
‑
外置多功能接口。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体的实施例对本专利技术的一种室内环状风蚀试验装置做进一步的详细说明。
[0024]实施例：
[0025]为了模拟自然界风沙侵蚀环境，本专利技术提出一种室内环状风蚀试验装置，整体为环形构造，占地面积小，通过改变伺服电机的转速，模拟不同风速、不同气流状态下的风力测试。试验区尺寸为10cm
×
10cm
×
10cm的立方体，试样制备简便，可应用于混凝土抗侵蚀测试、岩土体抗风蚀测试、岩土体表层防护抗风蚀测试等。
[0026]其包括主试验道1，为模拟风蚀提供试验通道，整体为环状密闭结构，横截面为矩形，含空腔，样品在空腔中运动。在试验道中布设有速度传感器、温度传感器和图像捕捉设备，图像捕捉设备为高速摄像系统，安装于样品容器11中，用于监测和反馈样品运动姿态，并通过微机控制调整伺服电机2，提供稳定输出功率；伺服电机2，可通过微机控制，通过顶部的四通联结装置5、传力杆9与样品容器11连接，直接控制样品转动；支座3分别设置在主试验道的四个弧顶，用于支撑整个试验系统，其高度与伺服电机高度相同；传动杆4用于连接电机与联结装置，采用圆柱实心精钢，抵抗扭矩能力较强；联结装置5为圆盘状，在互相垂直的四个方向上设置有联结通道，用于连接传力杆；半柔性接头6用于连接联结装置与传力杆，提供半柔性约束，防止过载时刚性材料突然断裂，保护试验系统；外轨道7和内轨道8位
于主试验道上方两侧，为环形结构，空腔宽度与钢珠直径相同，仅供放置一排钢珠10；传力杆9通过半柔性接头6和联结装置5与伺服电机2相连，另一端与样品容器11连接，在与内外轨道7、8连接处设置钢珠槽12，与钢珠10匹配嵌合；样品容器11由多部件组成，主要用于容纳和保护样品。其中包括多自由度联结装置13、空气滤网14。空气滤网14主要有两个作用，防止样品碎屑掉落至试验风道，改变风力条件。根据不同孔径大小分为三种类型的滤网，在伺服电机2提供稳定输出功率条件下，通过改变滤网类型，可满足不同风力条件需求；可拆卸试验窗15可以放置样品，清理试验区，观测试验动态；外置多功能接口16可以外接水分，内设雾化器，可以实现降雨条件下的风蚀模拟。
[0027]常规风力侵蚀测试
[0028]1、试验前检查及预热机器；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室内环状风蚀试验装置，其特征在于，包括：用于模拟风蚀的主试验道，为环状密闭结构，横截面为矩形，含空腔，样品在空腔中运动，主试验道试中设置有速度传感器、温度传感器和图像捕捉设备，图像捕捉设备为安装于样品容器中的高速摄像系统以监测和反馈样品运动姿态，并通过微机控制调整伺服电机提供稳定输出功率；伺服电机，通过顶部的四通联结装置、传力杆与样品容器连接，直接控制样品转动；支座，设置在主试验道的四个弧顶，用于支撑整个试验系统，其高度与伺服电机高度相同；圆柱实心的传动杆用于连接电机与四通联结装置；四通联结装置为圆盘状，在互相垂直的四个方向上设...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨烜宇，卫高明，于明汇，杜修力，孙志杰，孔繁盛，王闫超，陈毅，张必昌，刘天禄，赵华军，
申请(专利权)人：山西交科公路勘察设计院有限公司山西交通科学研究院集团有限公司山西省智慧交通研究院有限公司北京工业大学，
类型：发明
国别省市：