一种实验室自动测定矿岩散体自然安息角的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于材料测定技术领域，具体的说是一种实验室自动测定矿岩散体自然安息角的装置及方法，包括散体容器

【技术实现步骤摘要】
一种实验室自动测定矿岩散体自然安息角的装置及方法


[0001]本专利技术属于材料测定
，具体的说是一种实验室自动测定矿岩散体自然安息角的装置及方法
。

技术介绍

[0002]矿岩散体在自重作用下，有形成锥堆体的性质，该锥堆的自然静止坡面与水平面之间的夹角，即为自然安息角
。
[0003]自然安息角是实验室模拟或数值模拟矿岩散体与现场矿岩散体力学相似的准则之一，同时自然安息角也是放矿巷道和放矿装置设计的重要散体参数之一，因此准确测定矿岩散体自然安息角，对于进一步研究散体的流动性
、
指导放矿装置设计以及优化采矿设计等具有重要的意义
。
[0004]目前，在测定自然安息角实验中，通常是人工提升
、
肉眼辨识
、
人工测量数据等，在实验过程中劳动强度较大
、
实验工序繁琐，同时由于受测定条件
、
测定方法
、
人为因素的影响，同一矿岩散体的自然安息角会出现不同的测量值，这在一定程度上不利于对矿岩散体自然安息角的科学研究
。

技术实现思路

[0005]为了弥补不足，解决人工测量自然安息角的劳动强度大
、
试验工序繁琐及测量精度差的问题，本专利技术提出一种实验室自动测定矿岩散体自然安息角的装置及方法
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术所述的一种实验室自动测定矿岩散体自然安息角的装置，包括散体容器<br/>、
支撑架
、
提升组件
、
检测组件和控制系统；所述散体容器
、
提升组件和检测组件均与支撑架连接；所述散体容器用于盛放测试矿岩散体；所述提升组件用于对散体容器的提升，促使矿岩散体物料形成锥堆体；所述检测组件用于检测高度和质量数据，从而计算得出矿岩散体自然安息角，同时为自动控制系统提供自动控制数据；所述控制系统电信号连接提升组件及检测组件，用于控制提升组件及检测组件，同时对数据进行分析计算
。
[0007]优选的，所述支撑架包括底盒
、
侧部撑杆及顶板；所述侧部撑杆数量为二，且其下端分别固连于底盒上表面的对应两侧，上端固连于顶板下表面；所述底盒中部固连有凸台；
[0008]所述检测组件包括固连于凸台上表面的称重传感器和固连于顶板下表面的激光测距传感器；
[0009]所述散体容器包括固连于称重传感器上方的圆盘及位于圆盘上方的圆筒；所述圆盘和圆筒组合形成上方开口，下方封闭的散体容器；所述提升组件用于圆筒的提升及下降；所述检测组件中的激光测距传感器用于检测圆筒的提升及下降距离
。
[0010]优选的，所述圆盘直径小于圆筒内径，且圆筒内径与圆盘直径的差值小于二倍的矿岩散体粒径，实现对通过圆盘对圆筒内的矿岩散体进行密封
。
[0011]优选的，所述提升组件包括伺服电机
、
丝杆
、
连接盘
、
螺母和连接组件；所述伺服电
机通过法兰固连于顶板上表面，且伺服电机驱动端穿过顶板于顶板下方固连有丝杆；所述连接盘中部开设有孔，孔内固连有螺母，丝杆穿过螺母设置；所述连接组件用于将连接盘与圆筒连接并保持圆筒上下移动的稳定性
。
[0012]优选的，所述连接组件包括两个相对圆筒对称设置的耳板，耳板上表面通过固定杆与连接盘固连；每个所述耳板远离圆筒的一端均固连有滑杆；所述滑杆与对应的侧部撑杆滑动连接
。
[0013]优选的，所述滑杆远离圆筒的一端固连有滚轮；所述侧部撑杆相对一侧侧面固连有滑条；所述滚轮于对应滑条表面滚动设置
。
[0014]优选的，所述滑条上端部不接触顶板设置，且滑条上端部与顶板的距离大于滚轮直径
。
[0015]优选的，所述检测组件还包括接近开关；所述接近开关固连于顶板下表面，用于检测丝杆的转动
。
[0016]优选的，所述控制系统包括可编程逻辑控制器
、
电源模块
、
输入输出模块
、
交换机
、
空气开关
、
变频器
、
控制柜以及计算机；所述电源模块通过空气开关与可编程逻辑控制器连接，可编程逻辑控制器通过输入输出模块与所述检测组件数据连接，可编程逻辑控制器通过变频器控制提升组件，可编程逻辑控制器通过交换机与计算机连接；所述可编程逻辑控制器
、
电源模块
、
输入输出模块
、
交换机
、
空气开关和变频器均设置于控制柜内，控制仪表设置在控制柜上
。
[0017]一种实验室自动测定矿岩散体自然安息角的方法，包括如下步骤：
[0018]S1
：通过控制系统控制提升组件，使圆筒完全下降至圆盘下表面与圆筒下表面处于同一水平线上，记录激光测距传感器的测量值
L
，并在计算机中输入圆盘的高度值
H1，圆盘的半径
R1，圆筒的高度值
H2，圆筒的内圈半径
R2；
[0019]S2
：通过控制系统控制提升组件，使圆筒上升，当激光测距传感器的测量值为
L
‑
H1时，停止提升并记录称重传感器的测量值
G1(
或通过控制仪表归零，此时
G1＝
0kg)
；
[0020]S3
：通过控制系统控制提升组件，使圆筒完全下降至圆盘下表面与圆筒下表面处于同一水平线上，此时激光测距传感器的测量值为
L
，称重传感器的测量值
G2；
[0021]S4
：在圆筒内装满所需测定的矿岩散体并铺平，记录称重传感器的测量值
G3，装填的矿岩散体密度
ρ
的计算公式如下所示：
[0022][0023]S5
：通过控制系统控制提升组件，使圆筒上升，当激光测距传感器的测量值为
L
‑
H2时，停止提升并记录称重传感器的测量值
G4，锥堆体的高度
H
的计算公式如下所示：
[0024][0025]则锥堆体的自然安息角的计算公式如下所示：
[0026][0027]S6
：测定结束，保存测定数据，清理实验装置，等待下一次实验或关闭自动测定矿
岩散体自然安息角的装置
。
[0028]本专利技术的有益效果如下：
[0029]1.
本专利技术所述的一种实验室自动测定矿岩散体自然安息角的装置及方法，通过控制系统自动控制提升组件和检测组件，省去了人力的操作，有效节约人力物力，降低测量难度，实现了自动测定自然安息角的同时实时监测
、
实时记录数据，方便对实验现象的分析与总结，同时可以实现实验条件标准化，极大地降低了人为因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种实验室自动测定矿岩散体自然安息角的装置，其特征在于，包括散体容器
(1)、
支撑架
(2)、
提升组件
(3)、
检测组件
(4)
和控制系统；所述散体容器
(1)、
提升组件
(3)
和检测组件
(4)
均与支撑架
(2)
连接；所述散体容器
(1)
用于盛放测试矿岩散体；所述提升组件
(3)
用于对散体容器
(1)
的提升，促使矿岩散体物料形成锥堆体；所述检测组件
(4)
用于检测高度和质量数据，从而计算得出矿岩散体自然安息角，同时为控制系统提供自动控制数据；所述控制系统电信号连接提升组件
(3)
及检测组件
(4)
，用于控制提升组件
(3)
及检测组件
(4)
，同时对数据进行分析计算
。2.
根据权利要求1所述的一种实验室自动测定矿岩散体自然安息角的装置，其特征在于：所述支撑架
(2)
包括底盒
(21)、
侧部撑杆
(22)
及顶板
(23)
；所述侧部撑杆
(22)
数量为二，且其下端分别固连于底盒
(21)
上表面的对应两侧，上端固连于顶板
(23)
下表面；所述底盒
(21)
中部固连有凸台
(24)
；所述检测组件
(4)
包括固连于凸台
(24)
上表面的称重传感器
(41)
和固连于顶板
(23)
下表面的激光测距传感器
(42)
；所述散体容器
(1)
包括固连于称重传感器
(41)
上的圆盘
(11)
及位于圆盘
(11)
上方的圆筒
(12)
；所述圆盘
(11)
和圆筒
(12)
组合形成上方开口
、
下方封闭的散体容器
(1)
；所述提升组件
(3)
用于圆筒
(12)
的提升及下降；所述检测组件
(4)
中的激光测距传感器
(42)
用于检测圆筒
(12)
的提升及下降距离
。3.
根据权利要求2所述的一种实验室自动测定矿岩散体自然安息角的装置，其特征在于：所述圆盘
(11)
直径小于圆筒
(12)
内径，且圆筒
(12)
内径与圆盘
(11)
直径的差值小于二倍的矿岩散体粒径，实现通过圆盘
(11)
对圆筒
(12)
内的矿岩散体进行密封
。4.
根据权利要求3所述的一种实验室自动测定矿岩散体自然安息角的装置，其特征在于：所述提升组件
(3)
包括伺服电机
(31)、
丝杆
(32)、
连接盘
(33)、
螺母
(34)
和连接组件
(35)
；所述伺服电机
(31)
通过法兰固连于顶板
(23)
上表面，且伺服电机
(31)
驱动端穿过顶板
(23)
于顶板
(23)
下方固连有丝杆
(32)
；所述连接盘
(33)
中部开设有孔，孔内固连有螺母
(34)
，丝杆
(32)
穿过螺母
(34)
设置；所述连接组件
(35)
用于将连接盘
(33)
与圆筒
(12)
连接并保持圆筒
(12)
上下移动的稳定性
。5.
根据权利要求4所述的一种实验室自动测定矿岩散体自然安息角的装置，其特征在于：所述连接组件
(35)
包括两个相对圆筒
(12)
对称设置的耳板
(351)
，耳板
(351)
上表面通过固定杆
(352)
与连接盘
(33)
固连；每个所述耳板
(351)
远离圆筒
(12)
的一端均固连有滑杆
(353)
；所述滑杆
(353)

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢，刘润晗，朱汉波，郑含坤，杨景杰，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：