[發明專利]砂土磨蝕性測試實驗裝置及砂土磨損系數的標定實驗方法

在審

• 申請號: 201810589544.4
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108645738A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 李興高;牟舉文;袁大軍;許宇;楊益;蘇偉林;曹影峰;李瀚源
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 鄒芳德

1.一種砂土磨蝕性測試實驗裝置，其特征在于：包括土體承載筒、驅動機構、磨蝕機構、加載機構、伺服控制裝置(1)，所述土體承載筒用于盛裝砂土(2)，所述驅動機構設于所述土體承載筒的上方，用于驅動所述磨蝕機構與所述土體承載筒內的砂土發生相對旋轉；所述加載機構用于為所述磨蝕機構提供磨蝕加載力，以使所述磨蝕機構與砂土發生相對旋轉時使砂土對所述磨蝕機構進行磨蝕；所述伺服控制裝置電連接所述驅動機構，用于控制所述驅動機構為所述磨蝕機構提供不同的轉速。

2.根據權利要求1所述的砂土磨蝕性測試實驗裝置，其特征在于：所述土體承載筒包括底座(3)、筒體(4)和頂蓋(5)，所述筒體(4)固定于所述底座(3)的上方；所述筒體(4)的開口處設有折邊(6)，所述折邊(6)及所述頂蓋(5)上設有相對的通孔，所述頂蓋(5)通過設于所述通孔內的螺栓(14)可拆卸連接在所述筒體(4)上。

3.根據權利要求2所述的砂土磨蝕性測試實驗裝置，其特征在于：所述驅動機構包括伺服電機(7)、旋轉軸(8)，所述伺服電機(7)設于所述頂蓋(5)的上方，所述伺服電機(7)與所述旋轉軸(8)傳動連接，所述旋轉軸(8)穿過所述頂蓋(5)的中心處伸入所述筒體(4)內。

4.根據權利要求3所述的砂土磨蝕性測試實驗裝置，其特征在于：所述磨蝕機構包括旋轉盤(9)，所述旋轉軸(8)穿過所述旋轉盤(9)的中部與所述旋轉盤(9)滑鍵連接；所述底座(3)的中部固定有旋轉軸承，所述旋轉軸(8)的底端與所述旋轉軸承的內圈連接，所述旋轉盤(9)的下表面均勻可拆卸連接有若干磨蝕部件。

5.根據權利要求4所述的砂土磨蝕性測試實驗裝置，其特征在于：所述磨蝕部件為錐型釘(10)。

6.根據權利要求5所述的砂土磨蝕性測試實驗裝置，其特征在于：所述錐型釘(10)的高度為20mm，所述錐型釘(10)的頂角的角度為30°。

7.根據權利要求5所述的砂土磨蝕性測試實驗裝置，其特征在于：所述旋轉盤(9)上均勻設有若干通孔，所述錐型釘(10)的底面中部設有螺紋盲孔(11)，通過穿過所述旋轉盤(9)上的通孔的螺栓與所述螺紋盲孔(11)的配合使所述錐型釘(10)可拆卸連接在所述旋轉盤(9)的下表面。

8.根據權利要求4所述的砂土磨蝕性測試實驗裝置，其特征在于：所述加載機構包括多個具有確定重量的砝碼盤(12)，所述砝碼盤(12)位于所述旋轉盤(9)的上，所述旋轉軸(8)穿過所述砝碼盤(12)的中部與所述砝碼盤(12)滑鍵連接。

9.根據權利要求8所述的砂土磨蝕性測試實驗裝置，其特征在于：所述旋轉軸(8)上軸向固定有滑鍵，所述旋轉盤(9)的中部、所述砝碼盤(12)的中部均設有供所述旋轉軸(8)穿過的通孔，所述通孔上設有與所述滑鍵相配合的鍵槽(13)。

10.一種砂土磨損系數的標定實驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

利用砂土磨蝕性測試實驗裝置進行砂土磨蝕性測試實驗；

其中，通過伺服控制裝置(1)控制伺服電機(7)改變旋轉盤(9)的轉速，通過更換具有不同重量的砝碼盤(12)來調整所述旋轉盤(9)的法向加載力，實驗得出錐型釘(10)在一定時間內的多組磨損量數據，繪制錐型釘的磨損量隨旋轉盤轉速、旋轉盤所受法向加載力變化的特性曲線；

利用離散元仿真軟件模擬所述砂土磨蝕性測試實驗；

其中，通過調節離散元仿真軟件中的磨損系數，使仿真模擬得出的特性曲線與通過所述砂土磨蝕性測試實驗得出的所述特性曲線相一致，此時，離散元仿真軟件中的磨損系數即可作為所述砂土磨蝕性測試實驗中的磨損系數。