耐磨衬板冲击和摩擦磨损性能评价试验机

摘要

本发明涉及一种耐磨板冲击和摩擦磨损性能评价试验机。所述试验机箱体(3)的多孔托盘(10)上安装旋转工作台(4)，所述旋转工作台(4)的对面安装砂砾喷枪(5)，所述箱体(3)顶部上表面安装控制系统(1)其下表面装有平面激光测距仪(2)，所述砂砾喷枪(5)连通的导管(9)与分离砂箱(22)的底端出口相连通，分离砂箱(22)上部的导砂管(20)与砂箱(6)连通，其粉尘管(18)连通粉尘箱(19)，空压机(8)的管道(7)与砂箱(6)相连通。本发明不仅能够实现对多块耐磨衬板高度调节与多角度冲蚀，而且能够实现对多块衬板在相同工况条件下的模拟，从而提高了衬板评价的准确性和评价效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨衬板冲击和摩擦磨损性能评价试验机。

背景技术

目前耐磨衬板被广泛的应用于矿山、选煤厂、冶金工业、热电厂等部门。为了保证物料运输的顺利进行，往往在输送转接装置的工作面安装耐磨衬板，并以此延长物料运输装置的使用寿命。目前，在线使用的耐磨衬板往往采用铸造高锰钢衬板亦或堆焊高铬铸铁型衬板。当输送转接装置局部段位发生严重磨损时，停机更换衬板将影响物料正常运输进度,衬板寿命成为相关企业的关注焦点。目前衬板的冲击磨损和摩擦磨损的评价方法是通过材料摩擦磨损试验机和冲击磨损试验机，因工况差距较大，其试验结果与现场试验存在较大偏差；另一种方法是通过现场检验，缺点是周期长，难以进行数据测量和采集。

发明内容

为了对耐磨衬板的性能进行检测，本发明提供一种耐磨衬板冲击和摩擦磨损性能评价的试验机，该发明能够模拟真实工况，在耐磨衬板承受冲击磨损和摩擦磨损联合或独立作用条件下，实现耐磨衬板的失高指标检测，同时能够检测耐磨衬板所受冲击力，并能够检测喷砂流量。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种耐磨衬板冲击和摩擦磨损性能评价试验机，包括喷砂装置、夹具装置、控制系统和箱体。所述耐磨衬板冲击和摩擦磨损性能评价试验机的箱体的多孔托盘上安装旋转工作台，所述旋转工作台的对面安装夹具装置，所述夹具装置中装有砂砾喷枪，所述箱体顶部上表面安装控制系统其下表面装有平面激光测距仪，与所述砂砾喷枪连通的导管与分离砂箱的底端出口相连通，空压机的管道与砂砾喷枪连通，分离砂箱上部的导砂管与砂箱连通，分离砂箱的粉尘管连通粉尘箱。

所述喷砂装置的磁性固定盘与箱体的顶板磁力吸附，垂直杆与磁性固定盘之间采用螺钉固定，中间盘上端带有螺纹的凸台与具有左旋螺纹的垂直杆连接，通过上、下旋转中间盘确定竖直高度，确定好竖直高度后，高度锁紧装置与具有右旋螺纹的垂直杆上部连接，转接头与中间盘、刻度盘下端盘与喷枪卡具、刻度盘与转接头皆由内六角螺钉相连接，并固定相对位置；刻度盘和刻度盘下端盘通过棘齿相互啮合，以保证水平方向进行角度调整，砂砾喷枪枪口和喷枪卡具之间可绕轴摆动，用于喷枪冲蚀角的控制。

所述试件夹具装置的上凸轮与下凸轮、棘轮与蜗轮依次固定安装在传动纵轴上，其中棘轮与传动纵轴通过键连接，蜗轮与传动纵轴采用键和弹簧挡圈连接固定，上凸轮与下凸轮接触，且上凸轮与旋转盘上端盘通过螺钉固定连接；棘轮上的棘爪通过螺钉与旋转盘下端盘固定，旋转盘下端盘上通过螺钉固定三维力传感器，旋转盘上端盘和旋转盘下端盘相互接触，传动横轴的一端通过法兰与伺服电机输出轴连接，传动横轴的另一端连接着蜗杆，蜗杆与蜗轮相啮合；伺服电机通过螺钉与多孔托盘连接，电机套罩在伺服电机上。

所述控制系统的三维力传感器通过螺钉连接在旋转盘下端盘上，平面激光测距仪固定在箱体内的上方，所述控制系统通过导线与三维力传感器和平面激光测距仪连接，可以显示出实验试件实时受力并绘制出试样的轮廓曲线。

本发明的有益效果是：该发明不仅能够实现对多块耐磨衬板多角度冲蚀，而且能够实现对多块衬板的等条件工况模拟，提高衬板评价的准确性和评价效率。本发明试验机实现了自动化，可以实时准确测量出衬板的失高情况，为评价耐磨衬板的性能增添了可靠性。

附图说明

图1是耐磨衬板冲击和摩擦磨损性能评价的试验机的结构示意图；

图2是耐磨衬板冲击和摩擦磨损性能评价的试验机去挡板的结构示意图；

图3是耐磨衬板冲击和摩擦磨损性能评价的试验机的背面结构示意图；

图4是旋转工作台的外部结构示意图；

图5是旋转工作台的内部结构示意图；

图6是旋转工作台的半剖结构示意图；

图7是砂砾喷枪的内部结构示意图。

在上述附图中，1-控制系统，2-平面激光测距仪，3-箱体，4-旋转工作台，5-砂砾喷枪，6-砂箱，7-管道，8-空压机，9-导管，10-多孔托盘，11-地脚螺钉，12-旋转盘底座，13-三维力传感器，14-旋转盘下端盘，15-旋转盘上端盘，16-电机套，17-分离砂电机，18-粉尘管，19-粉尘箱，20-导砂管，21-管式固体流量计，22-分离砂箱，23-螺钉，24-上凸轮，25-下凸轮，26-传动纵轴，27-弹性挡圈，28-传动横轴，29-法兰，30-伺服电机，31-蜗杆，32-蜗轮，33-棘轮，34-棘爪，35-螺钉，36-螺钉，37-键，38-弹簧挡圈，39-键，40-磁性固定盘，41-夹紧防松圈，42-高度锁紧装置，43-转接头，44-内六角螺钉，45-刻度盘下端盘，46-砂砾喷枪枪口，47-喷枪卡具，48-刻度盘，49-中间盘，50-垂直杆，51-螺钉。

具体实施方式

实施例

图1～图7是本发明专利的一个实施例，本发明通过对所述试验机的砂砾冲蚀时间和旋转盘旋转数字的控制，从而达到整个工况模拟的自动化。该试验机通过对旋转工作台4与可调控式砂砾喷枪5的设定，记录当工件放置在三维力传感器13上时砂砾冲蚀到其表面的冲击力和摩擦力大小，以及整个试验机工作时的流量，进而依靠数据比较和分析，来标定其性能的高低。

喷砂装置由安装在箱体3上顶板的砂砾喷枪5、分离砂电机17、粉尘管18、粉尘箱19、导砂管20、管式固体流量计21、砂箱6、管道7和空压机8组成。砂砾喷枪5与箱体3的上顶板通过磁性固定盘40磁力固定，在调整好所需高度与角度后，砂砾由空压机8压缩空气后将砂砾由导砂管20进分离砂箱22中，之后，砂砾从导管9中循环喷出，而冲蚀过程中的砂尘将由粉尘管18导进粉尘箱19，以使砂尘排除。在冲蚀过程中，通过管式固体流量计21，对循环砂砾流速进行观察测量(见图3)。砂砾喷蚀装置包括高度调节装置、水平转动装置、和竖直转动装置。所述高度调节装置由磁性固定盘40、夹紧防松圈41、高度锁紧装置42、中间盘49和垂直杆50组成。砂砾喷枪5由磁性固定盘40与顶板磁力吸附(见图7)，垂直杆50与磁性固定盘40之间采用螺钉51固定，垂直杆50内部有螺纹孔，中间盘49其上端带有螺纹的凸台与具有左旋螺纹的垂直杆50螺纹连接，通过上下旋转中间盘49确定竖直高度，确定好竖直高度后，高度锁紧装置42与右旋螺纹的垂直杆50连接，通过旋转高度锁紧装置42与中间盘49紧紧接触，通过拧紧夹紧防松圈41来对高度锁紧装置42进行紧固处理。水平转动装置由转接头43，刻度盘下端盘45和刻度盘48组成，其中转接头43与中间盘49通过内六角螺钉竖直方向固定，转接头43与刻度盘48通过内六角螺钉水平方向固定，刻度盘48与刻度盘下端盘45通过棘轮结构连接，刻度盘下端盘45与喷枪卡具47通过内六角螺钉竖直方向固定。竖直转动装置由砂砾喷枪枪口46和喷枪卡具47组成，砂砾喷枪枪口46和喷枪卡具47之间存在一定的可调整间隙，用于喷枪冲蚀角的控制以及导管9的空间摆放。

试件夹具旋转系统由旋转盘下端盘14、旋转盘上端盘15、传动纵轴26、传动横轴28、法兰29、伺服电机30、蜗杆31和蜗轮32组成。伺服电机30通过法兰29与传动横轴28连接，传动横轴28与蜗杆31键连接(见图5)，蜗杆31的位置的固定由弹性挡圈27实现，蜗轮32、棘轮33、下凸轮25和上凸轮24依次安装在传动纵轴26上，其中棘轮33与传动纵轴26通过键37连接，蜗轮32与传动纵轴26通过键39和弹簧挡圈38连接固定，其中棘爪34通过螺钉35与旋转盘下端盘14固定，上凸轮24通过螺钉与旋转盘上端盘15固定，旋转盘上端盘15和旋转盘下端盘14相互接触。

控制系统1的三维力传感器13通过螺钉安装在旋转盘下端盖14，平面激光测距仪2通过螺钉固定在箱体3上，三维力传感器13通过砂砾喷砂在试件表面，三维力传感器13通过导线与控制系统1相连并将参数反馈到控制系统1上，控制系统1将对固体流量计的过砂量与在试件表面形成的压力建立压力与流量之间的关系。而平面激光测距仪2通过导线与控制系统1相连，面激光测距仪2通过不断扫描被喷射的试件将试样高度不断反馈到控制系统1上，通过失高的累计，建立试样的轮廓曲线。

下面通过具体的实验说明该耐磨衬板冲击和摩擦磨损性能评价试验机的原理。

在实验之前首先设置实验的喷射角度，通过旋转与垂直杆50螺纹连接的中间盘49确定所需高度后，旋转与垂直杆50螺纹连接的高度锁紧装置42使其与中间盘49紧紧接触，其中垂直杆50内螺纹与外螺纹旋向相反，通过拧紧夹紧防松圈41确保防松。通过调节刻度盘48，调节砂砾喷枪枪口46后到达喷射所需的高度和角度。将标准试件安装在旋转工作台4中，调节控制系统1将受力清零处理，启动试验机开关，砂砾由空压机8通过管道7压缩空气后使砂砾从导管9中以一定气压喷出，分离砂电机17将砂箱6中的砂砾通过导砂管20进入分离砂箱22，再通过导管9循环喷出，而冲蚀过程的沙尘则通过粉尘管18进入粉尘箱19。每次冲蚀时间与工件旋转工作台4换向时间一致，当一个工件冲蚀完毕后，砂砾喷枪5停止工作，旋转工作台4换向，转到下一个工作位，当旋转工作台4锁紧后，砂砾喷枪5开始冲蚀，冲蚀时间与第一次设定的时间相同，然后如此循环，该试验机每一个工作周期可实现四个实验试件的冲蚀过程，并在每个冲蚀的过程中通过安装在旋转盘下端盘14上的三维力传感器13记录模拟工况下的冲击力和摩擦力的大小，通过箱体3上的平面激光测距仪2将记录试件高度大小，受力参数与失高参数均在控制系统1上体现出来，实现整个试验机实现自动控制。而旋转工作台4的旋转是通过伺服电机30收到启动信号，并带动蜗杆31转动，通过与蜗轮32的啮合，将运动传动到纵轴26上，进而带动棘轮33转动，在棘轮33的推动下棘爪34做向上旋转运动，棘爪34带动相连的旋转盘下端盘14向上做旋转运动，当传动纵轴26转动90°时，棘爪33与棘轮34分离，此时与旋转盘下端盘14相连的三维力传感器亦转动90°，由于下凸轮25与纵轴26通过螺纹副连接，在纵轴26转动时，下凸轮25旋转上升，在下凸轮25带动下旋转盘上端盘15也向上运动，此时旋转盘下端盘14和旋转盘上端盘15向上同步运动，此时旋转盘底座12和旋转工作台4分离，然后通过霍尔元件发出电动机反转信号，使伺服电机30反转90°，下凸轮25在传动纵轴26螺纹副的带动下下降，旋转盘上端盘15随着下凸轮25向下运动，此时棘轮34棘爪33已脱离，为此棘爪34不会带动旋转盘下端盘14运动，而向下运动的旋转盘上端盘15将压动旋转盘下端盘14做垂直向下的运动，伺服电机30反转90°后棘轮33与棘爪34重新啮合，并再次锁紧机构完成换件过程。实验结束后，从控制系统1上读取喷砂过程中受力变化和试件的实时失高情况，对比试验后的轮廓曲线。