【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料界面作用力测量，具体涉及一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置。
技术介绍
1、冰对材料的破坏会导致结构的严重退化，导致维护成本增加，结构阻力降低，使用寿命缩短。冰的相互作用是影响寒冷地区生产生活的一个重要因素。冬季室外电力设施结冰会对电力传输造成严重危害，建筑设施结冰会对建筑物力学性能产生影响，河海及水库库区结冰会对近岸设施和结构产生破坏，户外管道结冰也会对正常生产产生重要影响，冰与结构的粘附会导致结构的磨损或破坏。因此如何避免冰粘附及如何高效防冰、除冰是研究问题的重点。
2、对于防冰、除冰问题，准确获得冰在平板及圆筒材料表面的粘附性能十分关键。在冰致磨损或破坏的程度高度依赖于冰的特性、材料的性能和相互作用的性质。目前这种接触作用及磨损模式尚未得到广泛的研究。
3、现有实验装置仅能测量冰与平面试样之间粘附力，专利技术人期望设计一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，可实现冰与平面及曲面试样之间粘附力的测试，可适用于任何曲面结构，更具有普适性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，能够得到冰与岩石平板和岩石圆筒材料表面法相、切向粘附力及扭转力。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
3、本专利技术提供一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，该装置包括框架、竖直导轨、水平导轨、水平导轨固定板、滑块、推杆支座、电动
4、进一步地，上述测量冰与岩石材料界面作用力的装置中，所述装置能够测量不同形状材料与冰之间的法向和切向的粘附力及扭转力，材料形状包括圆柱形岩石试样及方形岩石试样。
5、进一步地，上述测量冰与岩石材料界面作用力的装置中，测量冰与方形岩石试样之间法向粘附力时，夹持组件选用第一夹持组件，通过第一夹持组件进行方形岩石试样的固定；所述第一夹持组件包括第一卡块和第一夹持板，所述方形岩石试样上设有凹槽，所述第一卡块上设有与凹槽配合的凸起，所述方形岩石试样及第一卡块通过第一夹持板进行固定，所述第一夹持板通过螺纹连接固定于框架底板；所述方形岩石试样上方放置有水杯套筒，所述水杯套筒上部通过螺纹连接方式安装有能够拆卸的杯盖，所述杯盖上部设有与推拉力计相连的拉环。
6、进一步地，上述测量冰与岩石材料界面作用力的装置中，测量冰与方形岩石试样之间切向粘附力时，夹持组件选用第二夹持组件，通过第二夹持组件进行方形岩石试样的固定；所述第二夹持组件为l型支架，所述方形岩石试样通过螺栓与l型支架竖直连接固定，方所述形岩石试样上方放置有水杯套筒，所述水杯套筒侧壁设有与推拉力计相连的拉环。
7、进一步地，上述测量冰与岩石材料界面作用力的装置中，测量冰与圆柱形岩石试样之间法向粘附力时，夹持组件选用第三夹持组件，通过第三夹持组件进行圆柱形岩石试样的固定；所述第三夹持组件包括第二卡块、第二夹持板和支撑架，所述圆柱形岩石试样通过支撑架及第二夹持板进行固定，所述圆柱形岩石试样上设有凹槽，所述第二卡块上设有与凹槽配合的凸起，所述圆柱形岩石试样及第二卡块通过第二夹持板进行固定，所述第二夹持板通过螺纹连接固定于框架底板，所述支撑架安插在第二夹持板内，并且能够在第二夹持板内沿垂直方向移动，实现改变试样尺寸和大小的目的；所述支撑架上方凸台与圆柱形岩石试样上端面接触，所述圆柱形岩石试样上方放置水杯套筒，所述水杯套筒通过螺纹连接方式安装有能够拆卸的杯盖，所述杯盖上部设有与推拉力计相连的拉环。
8、进一步地，上述测量冰与岩石材料界面作用力的装置中，测量冰与圆柱形岩石试样之间切向粘附力时，夹持组件选用第四夹持组件，通过第四夹持组件进行圆柱形岩石试样的固定；所述第四夹持组件包括丝杆和压板，所述圆柱形岩石试样内侧安装有丝杆，所述丝杆与框架底座通过螺纹连接，所述丝杆上方通过螺纹与压板连接固定水平套筒；所述圆柱形岩石试样侧壁上方放置水杯套筒，所述水杯套筒侧壁设有与推拉力计相连的拉环。
9、进一步地，上述测量冰与岩石材料界面作用力的装置中，测量冰与圆柱形岩石试样之间扭转力时，夹持组件选用第五夹持组件，通过第五夹持组件进行圆柱形岩石试样的固定；所述第五夹持组件包括固定圆筒、卡条、轴和挡板，所述框架竖直方向插接有固定圆筒，所述轴与固定圆筒同轴安装，所述卡条与轴、圆柱形岩石试样同轴安装，所述圆柱形岩石试样设有凹槽，所述卡条与圆柱形岩石试样凹槽卡接配合，所述卡条上开设有插接槽，所述推拉力计下端杆放入卡条的插接槽内，所述圆柱形岩石试样侧壁放置水杯套筒，所述水杯套筒下方放置挡板，所述挡板通过螺栓固定于框架底座，防止圆柱形岩石试样移动。
10、本专利技术的有益效果是：
11、本专利技术提供一种测量冰与材料界面作用力的装置，该装置结构设计合理，可以实现测量冰与平板岩石及曲面岩石试样之间法向及切向粘附力和扭转力，只需更换夹持组件即可实现多功能测量，操作简单。适用于不同岩石和不同粗糙度的材料表面冰粘附强度的测量，可以为多领域防冰、除冰技术提供参考。
12、当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
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1.一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，其特征在于，该装置包括框架、竖直导轨、水平导轨、水平导轨固定板、滑块、推杆支座、电动推杆、推拉力计固定板、推拉力计和夹持组件；所述竖直导轨固定在框架上，所述电动推杆通过推杆支座固定于框架及水平导轨固定板，所述框架上设有便于调整电动推杆固定位置的位移孔；所述滑块安装于水平导轨及竖直导轨，所述滑块能够沿竖直导轨的长度方向移动，所述水平导轨和竖直导轨各自的两侧设置有限位孔，所述滑块上经推拉力计固定板安装有推拉力计，所述夹持组件固定在框架下方的试验台上。
2.根据权利要求1所述的一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，其特征在于，所述装置能够测量不同形状材料与冰之间的法向和切向的粘附力及扭转力，材料形状包括圆柱形岩石试样及方形岩石试样。
3.根据权利要求2所述的一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，其特征在于，测量冰与方形岩石试样之间法向粘附力时，夹持组件选用第一夹持组件，通过第一夹持组件进行方形岩石试样的固定；所述第一夹持组件包括第一卡块和第一夹持板，所述方形岩石试样上设有凹槽，所述第一卡块上设有与凹槽配合的凸起，所述方形
4.根据权利要求2所述的一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，其特征在于，测量冰与方形岩石试样之间切向粘附力时，夹持组件选用第二夹持组件，通过第二夹持组件进行方形岩石试样的固定；所述第二夹持组件为L型支架，所述方形岩石试样通过螺栓与L型支架竖直连接固定，方所述形岩石试样上方放置有水杯套筒，所述水杯套筒侧壁设有与推拉力计相连的拉环。
5.根据权利要求2所述的一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，其特征在于，测量冰与圆柱形岩石试样之间法向粘附力时，夹持组件选用第三夹持组件，通过第三夹持组件进行圆柱形岩石试样的固定；所述第三夹持组件包括第二卡块、第二夹持板和支撑架，所述圆柱形岩石试样通过支撑架及第二夹持板进行固定，所述圆柱形岩石试样上设有凹槽，所述第二卡块上设有与凹槽配合的凸起，所述圆柱形岩石试样及第二卡块通过第二夹持板进行固定，所述第二夹持板通过螺纹连接固定于框架底板，所述支撑架安插在第二夹持板内，并且能够在第二夹持板内沿垂直方向移动，实现改变试样尺寸和大小的目的；所述支撑架上方凸台与圆柱形岩石试样上端面接触，所述圆柱形岩石试样上方放置水杯套筒，所述水杯套筒通过螺纹连接方式安装有能够拆卸的杯盖，所述杯盖上部设有与推拉力计相连的拉环。
6.根据权利要求2所述的一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，其特征在于，测量冰与圆柱形岩石试样之间切向粘附力时，夹持组件选用第四夹持组件，通过第四夹持组件进行圆柱形岩石试样的固定；所述第四夹持组件包括丝杆和压板，所述圆柱形岩石试样内侧安装有丝杆，所述丝杆与框架底座通过螺纹连接，所述丝杆上方通过螺纹与压板连接固定水平套筒；所述圆柱形岩石试样侧壁上方放置水杯套筒，所述水杯套筒侧壁设有与推拉力计相连的拉环。
7.根据权利要求2所述的一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，其特征在于，测量冰与圆柱形岩石试样之间扭转力时，夹持组件选用第五夹持组件，通过第五夹持组件进行圆柱形岩石试样的固定；所述第五夹持组件包括固定圆筒、卡条、轴和挡板，所述框架竖直方向插接有固定圆筒，所述轴与固定圆筒同轴安装，所述卡条与轴、圆柱形岩石试样同轴安装，所述圆柱形岩石试样设有凹槽，所述卡条与圆柱形岩石试样凹槽卡接配合，所述卡条上开设有插接槽，所述推拉力计下端杆放入卡条的插接槽内，所述圆柱形岩石试样侧壁放置水杯套筒，所述水杯套筒下方放置挡板，所述挡板通过螺栓固定于框架底座，防止圆柱形岩石试样移动。
...【技术特征摘要】
1.一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，其特征在于，该装置包括框架、竖直导轨、水平导轨、水平导轨固定板、滑块、推杆支座、电动推杆、推拉力计固定板、推拉力计和夹持组件；所述竖直导轨固定在框架上，所述电动推杆通过推杆支座固定于框架及水平导轨固定板，所述框架上设有便于调整电动推杆固定位置的位移孔；所述滑块安装于水平导轨及竖直导轨，所述滑块能够沿竖直导轨的长度方向移动，所述水平导轨和竖直导轨各自的两侧设置有限位孔，所述滑块上经推拉力计固定板安装有推拉力计，所述夹持组件固定在框架下方的试验台上。
2.根据权利要求1所述的一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，其特征在于，所述装置能够测量不同形状材料与冰之间的法向和切向的粘附力及扭转力，材料形状包括圆柱形岩石试样及方形岩石试样。
3.根据权利要求2所述的一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，其特征在于，测量冰与方形岩石试样之间法向粘附力时，夹持组件选用第一夹持组件，通过第一夹持组件进行方形岩石试样的固定；所述第一夹持组件包括第一卡块和第一夹持板，所述方形岩石试样上设有凹槽，所述第一卡块上设有与凹槽配合的凸起，所述方形岩石试样及第一卡块通过第一夹持板进行固定，所述第一夹持板通过螺纹连接固定于框架底板；所述方形岩石试样上方放置有水杯套筒，所述水杯套筒上部通过螺纹连接方式安装有能够拆卸的杯盖，所述杯盖上部设有与推拉力计相连的拉环。
4.根据权利要求2所述的一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，其特征在于，测量冰与方形岩石试样之间切向粘附力时，夹持组件选用第二夹持组件，通过第二夹持组件进行方形岩石试样的固定；所述第二夹持组件为l型支架，所述方形岩石试样通过螺栓与l型支架竖直连接固定，方所述形岩石试样上方放置有水杯套筒，所述水杯套筒侧壁设有与推拉力计相连的拉环。
5.根据权利要求2所述的一种测量冰与岩石材料界面作用力的装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭春，龙翔，马智法，朱海波，蒋攀，王艳龙，王鹏，徐新川，
申请(专利权)人：中水东北勘测设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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