[發(fā)明專利]松散物料致密成型過程力學行為測試裝置及其測試方法

有效

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• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107036893B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 孫宇;王禹;武凱;丁武學;曹春平
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/12;G01N3/06;G01N19/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發(fā)明公開了一種松散物料致密成型過程力學行為測試裝置及其測試方法，包括基座單元、套筒單元和模具單元三個部分，其中，基座單元包括下底板、支撐柱、上底板和模具支撐環(huán)；套筒單元包括下定位環(huán)、套筒和上定位環(huán)；模具單元包括位移傳感器、第一測力傳感器、壓制軸、模具、應變片、底塞和第二測力傳感器。該裝置應配合萬能試驗機或液壓缸使用，可以模擬不同松散物料在不同速度下的壓制過程，并直接測出壓制過程中物料與模具內(nèi)壁之間的摩擦力和正壓力，以及松散物料在致密成型過程中的應力應變關系，從而為改善松散物料致密成型工藝中的高能耗、高磨損問題提供數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于飼料機械和生物質(zhì)能源利用領域，具體涉及一種松散物料致密成型過程力學行為測試裝置及其測試方法。

背景技術(shù)

致密成型工藝是指利用模具將松散物料壓制成為具有規(guī)則形狀和一定密度的產(chǎn)品的技術(shù)，已被廣泛應用于飼料和生物質(zhì)固體燃料工業(yè)，環(huán)模制粒機是該技術(shù)的主要應用形式。目前，該技術(shù)主要存在成型能耗高，模具磨損嚴重等問題，嚴重制約了相關行業(yè)，特別是生物質(zhì)固體燃料行業(yè)的發(fā)展，為我國可再生能源的發(fā)展帶來了一定的阻力。為了解決這一問題，國內(nèi)外相關學者開展了大量的研究，大多集中在原料特性、工藝參數(shù)以及設備結(jié)構(gòu)等對成型過程及制品品質(zhì)的影響上，但并未從根本上解決這一問題。其主要原因在于尚沒有一套試驗裝置，能對成型過程中被壓縮物料的應力應變關系，以及物料與模具內(nèi)壁之間的正壓力和摩擦力進行測試。

查閱國內(nèi)外相關文獻，未發(fā)現(xiàn)松散物料致密成型過程力學行為測試裝置相關專利和文獻，尚沒有類似的裝置可以對松散物料成型過程中的應力應變關系及物料與模具內(nèi)壁之間的正壓力和摩擦力進行測試。相關學者的研究主要是結(jié)合單孔試驗裝置進行，其原理圖如圖1所示。該類型的裝置只能對施加在壓桿上的力進行測量，無法獲得物料的應力應變關系，以及物料與模具內(nèi)壁之間正壓力和摩擦力。專利ZL201310629828.9提及了一種多功能松散物料成型試驗裝置，該裝置可以模擬松散物料致密成型過程。但該裝置依然無法測出壓制過程中物料與模具內(nèi)壁之間的摩擦力。另外，該專利提出了利用連接螺柱結(jié)合力傳感器測試徑向力的方法。但實際上整個壓制過程中模具的徑向應變很小，無法精確地傳遞到該方法所設計的力傳感器上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種松散物料致密成型過程力學行為測試裝置及其測試方法，主要用于模擬松散物料致密成型過程，并對壓制過程中物料與模具內(nèi)壁之間的摩擦力和正壓力，以及松散物料在致密成型過程中的應力應變關系進行測試，從而為改善松散物料致密成型工藝中的高能耗、高磨損問題提供數(shù)據(jù)支撐。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種松散物料致密成型過程力學行為測試裝置，包括

起固定支撐作用的基座單元；

用于壓制松散物料的模具單元；

對模具單元起定位作用的套筒單元；

所述基座單元包括下底板、上底板、模具支撐環(huán)和N個支撐柱，N≥4，下底板和上底板平行間隔設置，兩者之間通過N個環(huán)形分布的支撐柱連接固定，上底板中心設有一個二階臺階孔，位于上方的第一階臺階孔直徑大于位于下方的第二階臺階孔直徑，模具支撐環(huán)內(nèi)壁自上向下設有一個環(huán)形凹槽，形成臺階面，模具支撐環(huán)的外壁與上底板的第一階臺階孔之間采用過渡配合。

所述套筒單元包括下定位環(huán)、套筒和上定位環(huán)；模具支撐環(huán)位于下定位環(huán)中心，兩者之間存在間隙，下定位環(huán)與上底板的頂面固連，套筒筒身上均勻分布m行n列通孔，6≤m≤12，3≤n≤8，下定位環(huán)的頂面與套筒一端固連，上定位環(huán)設置在套筒的另一端，兩者過渡配合，模具單元設置在套筒內(nèi)，其一端穿過套筒設置在基座單元的下底板上。