[發(fā)明專利]一種軟材料試樣切割性能測試裝置及測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710542008.4
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107144486B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張永振;賀智濤;丁慧玲;楊正海;李珍
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學
• 主分類號: G01N3/58
• 分類號: G01N3/58
• 代理公司: 洛陽公信知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 狄干強

一種軟材料試樣切割性能測試裝置及測試方法，在上箱體和底座之間設(shè)置有兩根導(dǎo)向柱，兩根導(dǎo)向柱上滑動設(shè)置有刀具組件和橫梁組件，該橫梁組件由設(shè)置在上箱體內(nèi)的控制機構(gòu)通過拉索帶動其沿導(dǎo)向柱上下滑動，橫梁組件上設(shè)置有吸附刀具組件的電磁鐵，且電磁鐵由PLC控制器控制其工作，以實現(xiàn)橫梁組件與刀具組件的連接和斷開。本發(fā)明利用自由落體原理，設(shè)置固定的初始能量，以固定能量來切割試樣，測得切割后的剩余能量，切割前后的能量差，即是切斷試樣所需的總能量；可用于對玉米、甘蔗、芝麻、棉花、麻類等農(nóng)作物莖稈、尼龍等材料的切割性能進行測試等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到機械切割測量、測試領(lǐng)域，具體的說是一種軟材料試樣切割性能測試裝置及測試方法。

背景技術(shù)

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，植物莖稈含有豐富的有機質(zhì)、礦物養(yǎng)分和熱能，是一種寶貴的可再生資源。我國年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈近7億噸，可廣泛用于肥料、飼料、燃料造紙、建材等多種領(lǐng)域。在上述秸稈利用途徑中，飼料、還田和生產(chǎn)沼氣等均需要采用各類刀具對秸稈進行小尺寸化，即需要多次切斷。

而在目前的農(nóng)業(yè)機械中，植物莖稈特別是粗硬莖稈的切斷功耗很高。以秸稈還田機為例，切斷功耗約占總功耗的54%。按照我國2010年玉米秸稈產(chǎn)量約17724萬噸、還田20%計算，則切斷功耗將達1850萬KWh，能源消耗巨大。

同樣的問題也存在于工業(yè)領(lǐng)域中，塑料、紙張在制成各種尺寸的產(chǎn)品時，必然要進行切割。而紙板、繩索及布類等材料在使用過程中，則需要較高的耐切割能力。

金屬刀具切割植物莖稈、塑料、紙張及布類等非金屬材料是各個領(lǐng)域常見的金屬非金屬材料相互作用形式。切割過程中的刀具磨損、能量消耗和切割質(zhì)量是衡量切割系統(tǒng)性能的重要指標。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種軟材料試樣切割性能測試裝置及測試方法，該測試裝置具有普適性，可用于對玉米、甘蔗、芝麻、棉花、麻類等農(nóng)作物莖稈的切割性能進行測試、也可用于對尼龍等材料的切割性能進行測試、還可用于對棕繩、麻繩、登山繩、布類紡織品、紙板及類似包裝產(chǎn)品的切割性能進行測試，同樣的也可用于對切割刀具的磨損進行測試。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為：一種軟材料試樣切割性能測試裝置，包括底座和通過支撐柱固定在底座上方的上箱體，在上箱體和底座之間設(shè)置有兩根導(dǎo)向柱，兩根導(dǎo)向柱上滑動設(shè)置有用于切割軟材料試樣的刀具組件，所述刀具組件與上箱體之間設(shè)置有沿兩根導(dǎo)向柱上下滑動的橫梁組件，該橫梁組件由設(shè)置在上箱體內(nèi)的控制機構(gòu)通過拉索帶動其沿導(dǎo)向柱上下滑動，所述控制機構(gòu)包括伺服電機、通過伺服電機驅(qū)動器控制該伺服電機正反轉(zhuǎn)的PLC控制器以及與伺服電機輸出軸連接的繞線編碼器，繞線編碼器通過拉索與橫梁組件連接，橫梁組件上設(shè)置有吸附刀具組件的電磁鐵，且電磁鐵由PLC控制器控制其工作，以實現(xiàn)橫梁組件與刀具組件的連接和斷開；所述刀具組件上設(shè)置有切割刀片和切割力及加速度傳感器組，且切割力及加速度傳感器組分別將檢測到的切割力和加速度數(shù)據(jù)傳遞給一同步型數(shù)據(jù)采集卡進行處理。

本發(fā)明中，所述底座上刀具組件的下方設(shè)置有夾持軟材料試樣的夾持機構(gòu)，該夾持機構(gòu)包括對稱設(shè)置的兩組夾具組件，兩組夾具組件夾持軟材料試樣以使其與切割刀片相垂直并位于切割刀片的正下方；每組夾具組件包括一固定在底座上的橫板和與該橫板垂直的豎板，在橫板和豎板之間設(shè)置有連接兩者的加強筋板，在橫板和豎板形成的L形固定板的頂部垂直豎板設(shè)置有螺柱，螺柱的一端穿過橫板后通過一拉力傳感器與一繞線盤固定連接，另一端設(shè)置有調(diào)節(jié)繞線盤與橫板間距的調(diào)節(jié)螺母，繞線盤上設(shè)置有蝶形螺母，該蝶形螺母與繞線盤邊緣設(shè)置的豁口相配合卡住軟材料試樣的端部，所述拉力傳感器與橫板間設(shè)置有彈簧；所述兩組夾具組件的拉力傳感器均與同步型數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)輸入端口連接。此時，切割方式為懸空切割；

當然，也可以不用設(shè)置夾持機構(gòu)，而直接在底座上放置一支撐平板，此時，支撐平板上可放置硬材料試樣，也可放置軟材料試樣，此時切割方式為支撐切割。

本發(fā)明中，所述底座上切割刀片的正下方設(shè)置有緩沖器，該緩沖器由軟性材料制成。