本实用新型专利技术涉及水工模型材料性能测试领域，具体涉及一种用于选用水工模型磨蚀材料的实验仪器。本实用新型专利技术包括试件冲磨部，所述试件冲磨部通过顶部的调频电机带动进行冲磨，两者之间为可拆卸连接；所述试件冲磨部设置于活动支板上，所述试件冲磨部可随活动支板沿固定支座移出，进行冲磨试件更换。试件冲磨部采用水下钢球法测定磨蚀材料及其制品表面受水下高速流动介质磨损的相对抗力。对水工模型材料进行仿真冲磨，解决了水工模型上仿真磨蚀材料选择困难的问题，可有效的缩减选材时间，节约了成本，并且通过实验能确定出最佳材料性能的磨蚀材料，能模拟出明显的磨蚀效果。操作方便，安全性高，适合水工磨蚀材料实验广泛使用。适合水工磨蚀材料实验广泛使用。适合水工磨蚀材料实验广泛使用。
【技术实现步骤摘要】
一种用于选用水工模型磨蚀材料的实验仪器
[0001]本技术涉及水工模型材料性能测试领域，具体涉及一种用于选用水工模型磨蚀材料的实验仪器。
技术介绍
[0002]随着我国建成水利水电工程数量、规模的不断扩大，水工建筑物泄水引起的问题不断暴露。水工建筑物在泄水运行的过程中，泄水速度可达40m/s～50m/s,泄水速度大，常遭到含沙水流或高速水流携带的大尺寸混凝土废屑和碎石切削、摩擦和冲击而产生磨蚀破坏，特别是消力池底部更容易出现不同程度的磨蚀破坏，消力池上游的防冲抛石和河床砾石被水流携裹进池内，消力池底板遭受反复冲磨以致破坏，导致消力池钢筋外露，形成磨蚀坑。在高速水流过流区，挟砂水流、上游抛石、河床砾石对建筑物的破坏又表现为冲磨和空蚀两种破坏形式，两者交替并且相互促进，虽然水工建筑物下泄水流的入池流速大，但消力池磨蚀往往是发生在底板下，研究人员更加关心底板最大临底流速，消力池内最大临底流速基本低于30m/s，改进消能方式消力池内最大临底流速基本低于20m/s。如某水电站，入池流速为35.03m/s时，其最大临底流速可达到26.43m/s，改进了消能方式后，临底流速实测最大值降为12.39m/s。向家坝水电站入池流速45m/s，泄洪消能建筑物是典型的高水头、大单宽流量、大泄洪功率、高含沙率泄洪工程，因为采用新型消能工，最大临底流速控制在11.5m/s左右。因此消力池磨蚀的问题的产生多集中在小于20m/s的流速范围内。
[0003]为了解决工程磨蚀问题，可利用相似原理制作物理仿真模型进行试验、观测，研究不同水力体型模型的磨蚀破坏程度，再采取相应的工程措施来消除磨蚀或减弱被磨蚀的程度。其中选择水工模型产生的磨蚀材料至关重要，这种材料既能满足被冲磨的效果，又不能完全被水冲走；即一方面既要真实反映来自冲磨介质磨蚀的效果，另一方面又要减少水流冲刷作用造成的质量损失，这样就要求材料本身既具有一定的易磨性，又要具有一定的耐冲性。水工模型材料可采用石膏类、水泥类、金属类、有机玻璃、橡胶类等传统模型材料或通过材料相似原理来制备仿真混凝土材料。仿真即要求模型能够尽量满足弹性力相似、重力相似及材料相似，使模型能够反映原型结构弹性阶段、弹塑性阶段及断裂破坏阶段的主要性态，即满足全过程结构动力模型相似的试验要求。具体讲，原型与模型之间的相似条件主要有：重力、弹性力、惯性力、面力相似；材料的强度与应力应变曲线相似；材料的断裂特性相似等，很难利用相似原理制备模型材料并满足各种相似原理。采用相似原理来制备模型材料主要有以下问题：实验周期长、成本高、成功率低，同时无论是采用传统模型材料，还是利用相似原理制备的各种仿真混凝土材料，都难以保证在模型上模拟出明显的磨蚀效果，这对后续采取相应的工程措施来消除或减弱这种磨蚀效果带来了不便，研发一种适宜于选择各种流速磨蚀材料的装置十分必要。
技术实现思路
[0004]为了解决上述技术问题，本技术采取了如下技术方案来实现。
[0005]一种用于选用水工模型磨蚀材料的实验仪器，包括试件冲磨部，所述试件冲磨部通过顶部的调频电机带动进行冲磨，两者之间为可拆卸连接；所述试件冲磨部设置于活动支板上，所述试件冲磨部可随活动支板沿固定支座7移出，进行冲磨试件更换；
[0006]所述冲磨部包括底部开口的钢桶，与调频电机可拆卸相连的搅拌轴从钢桶顶部伸入至所述钢桶内，所述搅拌轴的底端设有叶轮；所述钢桶底部与钢底座相连，两者之间为可拆卸连接；所述钢底座上固定有用于放置试件和冲磨介质的模型槽，所述模型槽位于钢桶内，且位于搅拌轴下方，两者相间隔；所述钢桶顶面设有进水孔，钢桶内壁设有涡轮流速仪，钢桶侧面外接有水位管，所述钢底座上还设有放水管。
[0007]进一步的，所述钢底座固定于活动支板上，所述活动支板的底部设有滑轮，所述固定支座上设有与滑轮配合的滑槽，所述固定支座的底部沿滑槽方向上设有手摇螺纹杆，手摇螺纹杆带动活动支板沿其轴向移动。
[0008]进一步的，所述固定支座底部固定有第一螺纹杆支座和第二螺纹杆支座，所述活动支板底部固定有第三螺纹杆支座，所述手摇螺纹杆依次穿过第一螺纹杆支座、第二螺纹杆支座、第三螺纹杆支座，手摇螺纹杆一端与固定支座底部转动连接，另一端设有摇柄手轮。
[0009]进一步的，所述钢桶分为内外两层，其中外层为密封钢板，内层为多孔钢网。
[0010]进一步的，搅拌轴依次穿过所述钢桶的外层和内层，位于所述钢桶的外层和内层之间设置一段粗轴，直径大于搅拌轴；所述搅拌轴和调频电机的电机转轴之间通过法兰相连，调频电机固定在顶板上，顶板通过第一支架固定在固定支座上。
[0011]进一步的，所述钢桶外层内壁上设有涡轮流速仪和废屑收集器。
[0012]进一步的，所述废屑收集器包括转轴、固定轴和滤网，所述转轴的两端分别与固定轴转动相连，两根所述固定轴固定于钢桶外层内壁轴向上，所述滤网固定在转轴上随其转动。
[0013]进一步的，所述模型槽内设有多个可拆卸的试件槽，试件放置于试件槽内后，在试件表面放置冲磨介质。
[0014]进一步的，所述冲磨介质由多个钢制多面体以及钢球组成。
[0015]进一步的，所述模型槽一侧的钢底座上设有放水管，放水管的底部设置与固定支座底部齐平的螺旋塞盖，螺旋塞盖上设有止水圈。
[0016]本技术的有益效果：
[0017]本技术对水工模型材料进行仿真冲磨，解决了水工模型上仿真磨蚀材料选择困难的问题，可有效的缩减选材时间，节约了成本，并且通过实验能确定出最佳材料性能的磨蚀材料，能模拟出明显的磨蚀效果。
附图说明
[0018]图1为本技术实验仪的整体三维示意图；
[0019]图2为本技术实验仪的底部视角示意图；
[0020]图3为本技术试件冲磨部示意图；
[0021]图4为本实验新型固定支座示意图：
[0022]图5为本技术试件钢桶内层示意图；
[0023]图6为本技术搅拌轴和叶片示意图；
[0024]图7为本技术试件模型槽示意图；
[0025]图8为本技术废屑收集器示意图；
[0026]图中各标号：1
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调频电机，2
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顶板，3
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进水管，4
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钢桶，5
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活动支板，6
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侧板，7
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固定支座，8
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手摇螺纹杆，9
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摇柄手轮，10
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滑槽，11
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第一螺纹杆支座，12
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第二螺纹杆支座，13
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第一支架，14
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电机转轴，15
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第二支架，16
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第三支架，17
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第三螺纹杆支座，18
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放水管，19
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叶轮，20
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多孔钢网，21
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于选用水工模型磨蚀材料的实验仪器，其特征在于，包括试件冲磨部，所述试件冲磨部通过顶部的调频电机(1)带动进行冲磨，两者之间为可拆卸连接；所述试件冲磨部设置于活动支板(5)上，所述试件冲磨部可随活动支板(5)沿固定支座(7)移出，进行冲磨试件更换；所述冲磨部包括底部开口的钢桶(4)，与调频电机(1)可拆卸相连的搅拌轴(28)从钢桶(4)顶部伸入至所述钢桶(4)内，所述搅拌轴(28)的底端设有叶轮(19)；所述钢桶(4)底部与钢底座(22)相连，两者之间为可拆卸连接；所述钢底座(22)上固定有用于放置试件和冲磨介质(32)的模型槽(23)，所述模型槽(23)位于钢桶(4)内，且位于搅拌轴(28)下方，两者相间隔；所述钢桶(4)顶面设有进水管(3)，钢桶(4)内壁设有涡轮流速仪(30)，钢桶(4)侧面外接有水位管(31)，所述钢底座(22)上还设有放水管(18)。2.根据权利要求1所述的一种用于选用水工模型磨蚀材料的实验仪器，其特征在于：所述钢底座(22)固定于活动支板(5)上，所述活动支板(5)的底部设有滑轮，所述固定支座(7)上设有与滑轮配合的滑槽(10)，所述固定支座(7)的底部沿滑槽(10)方向上设有手摇螺纹杆(8)，手摇螺纹杆(8)带动活动支板(5)沿其轴向移动。3.根据权利要求2所述的一种用于选用水工模型磨蚀材料的实验仪器，其特征在于：所述固定支座(7)底部固定有第一螺纹杆支座(11)和第二螺纹杆支座(12)，所述活动支板(5)底部固定有第三螺纹杆支座(17)，所述手摇螺纹杆(8)依次穿过第一螺纹杆支座(11)、第二螺纹杆支座(12)、第三螺纹杆支座(17)，手摇螺纹杆(8)一端与固定支座(7)底部转动连接，另一端设有摇柄手轮(9)。4.根据权利要求1所述的一种用于选用水工...
【专利技术属性】
技术研发人员：何志成，罗永钦，袁强，李玉玲，饶璋超，李双海，王欣虎，罗文俊，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：
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