一种散粒物料接触参数测定系统

1.本发明涉及测量设备领域，具体地讲，涉及一种散粒物料接触参数测定系统。


背景技术：

2.颗粒物料是日常生活、生产技术中普遍存在的物质类型之一。
3.在加工过程中，颗粒物料是主要与机械零部件发生接触。通过对颗粒与零部件发生接触相关系数的研究，将为颗粒分选等相关机械的研制、优化提供基数数据。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种散粒物料接触参数测定系统，方便实现颗粒物料与机械零部件接触参数测定。
5.本发明采用如下技术方案实现发明目的：
6.一种散粒物料接触参数测定系统，其特征在于，包括底座，用于支撑；调平螺母，位于所述底座四角，螺纹连接所述底座；镀锌钢板，位于所述底座上侧，转动连接所述底座；竖直支架，位于所述底座上侧一角，固定连接所述底座；调节机构，位于所述竖直支架中部，转动连接所述竖直支架；落料部件，穿过所述调节机构的中部，固定连接所述调节机构；万向水准仪，位于所述底座上侧一端，固定连接所述底座；安装架，位于所述竖直支架上部，固定连接所述竖直支架；自锁手轮，位于所述安装架下侧，固定连接所述安装架；l孔板，位于所述自锁手轮下部，固定连接所述自锁手轮；钢丝绳，一端固定连接所述镀锌钢板，另一端穿过所述l孔板的孔固定连接所述自锁手轮；l架，位于所述底座上侧，固定连接所述底座；漏斗，穿过所述落料部件，固定连接所述落料部件。
7.作为本技术方案的进一步限定，包括碰撞恢复系数的测定：
8.步骤一一：通过调节所述调平螺母，实现所述底座水平；
9.步骤一二：在所述镀锌钢板上固定需要测定机械零部件板料，在所述落料部件端部位置释放颗粒物料，选用相机采集颗粒跌落视频与照片；
10.步骤一三：鉴于颗粒的非均质特性，碰撞反弹后运动方向和速度具有一定随机性，选取一定数量反弹轨迹最接近法向的作为有效数据；
11.步骤一四：在视频处理软件中提取颗粒坐标位置以及运动轨迹，得到颗粒与接触面碰撞后最大回弹高度；
12.步骤一五：计算颗粒物料与接触面材料的碰撞恢复系数e：
[0013][0014]
其中：h1为最大回弹高度；
[0015]
h1为落料高度；
[0016]
v1为颗粒碰撞前的接近速度；
[0017]
v2为颗粒碰撞后的反弹速度。
[0018]
作为本技术方案的进一步限定，包括静摩擦系数的测定：
[0019]
步骤二一：通过调节所述调平螺母，实现所述底座水平；
[0020]
步骤二二：在镀锌钢板上固定需要测定机械零部件板料；
[0021]
在机械零部件板料端部粘接多颗颗粒，防止颗粒滚动的影响；
[0022]
步骤二三：缓慢摇动所述自锁手轮，提升所述镀锌钢板，当颗粒群在机械零部件板料上出现滑动时，停止所述自锁手轮；
[0023]
步骤二四：测量所述镀锌钢板此时高度方向尺寸；
[0024]
步骤二五：重复试验多次，得到颗粒-机械零部件材料静摩擦系数μs：
[0025][0026]
其中：s为所述镀锌钢板回转中心至测量点的距离；
[0027]
h为所述镀锌钢板上升高度。
[0028]
作为本技术方案的进一步限定，包括滚动摩擦系数的测定：
[0029]
步骤三一：通过调节所述调平螺母，实现所述底座水平；
[0030]
步骤三二：在所述镀锌钢板上固定需要测定机械零部件板料，缓慢摇动所述自锁手轮，提升所述镀锌钢板，使所述镀锌钢板斜面倾角为θ；
[0031]
步骤三三：随机选取与平均尺寸相接近的颗粒物料，放置到机械零部件材料上端，零速滚落；
[0032]
步骤三四：选取另外两个不同的θ，重复所述步骤三三；
[0033]
步骤三五：计算出滚动摩擦系数μr：
[0034][0035]
其中：a为颗粒沿动板滚动的加速度；
[0036]
g为重力加速度。
[0037]
作为本技术方案的进一步限定，颗粒物料形状多不规则，在斜面滚动过程中很难保持持续的直线滚动，经常出现滚动一段距离后发生弹跳或直接从斜面一侧滚出的现象，因此仅选取颗粒连续直线滚动的区段用于计算；
[0038]
采用视频处理软件，借助目标追踪技术，获取连续帧的颗粒运动轨迹；后去颗粒研斜面滚动过程的位移坐标，用数据处理软件拟合得到其时间位移曲线，曲线方程为：
[0039][0040]
方程，二次项系数a的2倍即为加速度a，带入式(3)计算，重复多次测得颗粒-机械零部件材料的滚动摩擦系数值。
[0041]
作为本技术方案的进一步限定，包括休止角的测定：
[0042]
步骤四一：通过调节所述调平螺母，实现所述底座水平；
[0043]
步骤四二：在所述镀锌钢板上固定需要测定机械零部件板料，摆动所述调节机构，使所述漏斗正对机械零部件板料；
[0044]
步骤四三：在机械零部件板料正对所述漏斗位置放置料盘；
[0045]
步骤四四：将颗粒物料从所述漏斗上平面中心位置缓慢注入，避免颗粒速度过快
冲击颗粒堆；
[0046]
步骤四五：待颗粒堆积完成以后，采用图像处理办法或者直接测量尺寸按国标测定。
[0047]
作为本技术方案的进一步限定，所述漏斗内径为100mm、高为25mm。
[0048]
作为本技术方案的进一步限定，所述漏斗的竖管口径为10mm，其下端面与所述料盘上端面距离为75mm。
[0049]
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
[0050]
1、本装置通过巧妙地设计，实现碰撞恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数以及休止角的测定，将多种测试集与一套设备内，简化实验装置，提高检测的效率。。
[0051]
2、本装置可以通过更换颗粒和机械零部件材料，从而实现不同的颗粒与不同机械零部件材料之间的碰撞恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数。
附图说明
[0052]
图1为本发明的碰撞恢复系数测定立体结构示意图。
[0053]
图2为本发明的颗粒-机械零部件材料静摩擦系数测定立体结构示意图。
[0054]
图3为本发明的立体结构示意图一。
[0055]
图4为本发明的立体结构示意图二。
[0056]
图中：1、调平螺母，2、底座，3、镀锌钢板，4、竖直支架，5、落料部件，6、调节机构，7、万向水准仪，8、安装架，9、自锁手轮，10、l孔板，11、钢丝绳，12、l架，13、漏斗，15、料盘。
具体实施方式
[0057]
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0058]
本发明包括底座2，用于支撑；调平螺母1，位于所述底座2四角，螺纹连接所述底座2；镀锌钢板3，位于所述底座2上侧，转动连接所述底座2；竖直支架4，位于所述底座2上侧一角，固定连接所述底座2；调节机构6，位于所述竖直支架4中部，转动连接所述竖直支架4；落料部件5，穿过所述调节机构6的中部，固定连接所述调节机构6；万向水准仪7，位于所述底座2上侧一端，固定连接所述底座2；安装架8，位于所述竖直支架4上部，固定连接所述竖直支架4；自锁手轮9，位于所述安装架9下侧，固定连接所述安装架8；l孔板10，位于所述自锁手轮9下部，固定连接所述自锁手轮9；钢丝绳11，一端固定连接所述镀锌钢板3，另一端穿过所述l孔板10的孔固定连接所述自锁手轮9；l架12，位于所述底座2上侧，固定连接所述底座2；漏斗13，穿过所述落料部件5，固定连接所述落料部件5。
[0059]
包括碰撞恢复系数的测定：
[0060]
步骤一一：通过调节所述调平螺母1，实现所述底座2水平；
[0061]
步骤一二：在所述镀锌钢板3上固定需要测定机械零部件板料(如镀锌钢、不锈钢、pvc等)，在所述落料部件5端部位置释放颗粒物料，选用相机采集颗粒跌落视频与照片；
[0062]
步骤一三：鉴于颗粒的非均质特性，碰撞反弹后运动方向和速度具有一定随机性，选取一定数量反弹轨迹最接近法向的作为有效数据；
[0063]
步骤一四：在视频处理软件中提取颗粒坐标位置以及运动轨迹，得到颗粒与接触
面碰撞后最大回弹高度；
[0064]
步骤一五：计算颗粒物料与接触面材料的碰撞恢复系数e：
[0065][0066]
其中：h1为最大回弹高度；
[0067]
h1为落料高度；
[0068]
v1为颗粒碰撞前的接近速度；
[0069]
v2为颗粒碰撞后的反弹速度。
[0070]
包括静摩擦系数的测定：
[0071]
步骤二一：通过调节所述调平螺母1，实现所述底座2水平；
[0072]
步骤二二：在镀锌钢板3上固定需要测定机械零部件板料(如镀锌钢、不锈钢、pvc等)；
[0073]
在机械零部件板料端部粘接多颗颗粒(如四颗)，防止颗粒滚动的影响；
[0074]
步骤二三：缓慢摇动所述自锁手轮3，提升所述镀锌钢板3，当颗粒群在机械零部件板料上出现滑动时，停止所述自锁手轮3；
[0075]
步骤二四：测量所述镀锌钢板3此时高度方向尺寸；
[0076]
步骤二五：重复试验多次，得到颗粒-机械零部件材料静摩擦系数μs：
[0077][0078]
其中：s为所述镀锌钢板3回转中心至测量点的距离；
[0079]
h为所述镀锌钢板3上升高度。
[0080]
包括滚动摩擦系数的测定：
[0081]
步骤三一：通过调节所述调平螺母1，实现所述底座2水平；
[0082]
步骤三二：在所述镀锌钢板3上固定需要测定机械零部件板料(如镀锌钢、不锈钢、pvc等)，缓慢摇动所述自锁手轮9，提升所述镀锌钢板3，使所述镀锌钢板3斜面倾角为θ；
[0083]
步骤三三：随机选取与平均尺寸相接近的颗粒物料，放置到机械零部件材料上端，零速滚落；
[0084]
步骤三四：选取另外两个不同的θ，重复所述步骤三三；
[0085]
步骤三五：计算出滚动摩擦系数μr：
[0086][0087]
其中：a为颗粒沿动板滚动的加速度；
[0088]
g为重力加速度。
[0089]
颗粒物料形状多不规则，在斜面滚动过程中很难保持持续的直线滚动，经常出现滚动一段距离后发生弹跳或直接从斜面一侧滚出的现象，因此仅选取颗粒连续直线滚动的区段用于计算；
[0090]
采用视频处理软件，借助目标追踪技术，获取连续帧的颗粒运动轨迹；后去颗粒沿斜面滚动过程的位移坐标，用数据处理软件(如origin2018)拟合得到其时间位移曲线，曲
线方程为：
[0091][0092]
方程二次项系数a的2倍即为加速度a，带入式(3)计算，重复多次(例如10次)测得颗粒-机械零部件材料的滚动摩擦系数值。
[0093]
包括休止角的测定：
[0094]
步骤四一：通过调节所述调平螺母1，实现所述底座2水平；
[0095]
步骤四二：在所述镀锌钢板3上固定需要测定机械零部件板料(如镀锌钢、不锈钢、pvc等)，摆动所述调节机构6，使所述漏斗13正对机械零部件板料；
[0096]
步骤四三：在机械零部件板料正对所述漏斗13位置放置料盘15；
[0097]
步骤四四：将颗粒物料从所述漏斗13上平面中心位置缓慢注入，避免颗粒速度过快冲击颗粒堆；
[0098]
步骤四五：待颗粒堆积完成以后，采用图像处理办法或者直接测量尺寸按国标测定。
[0099]
所述漏斗13内径为100mm、高为25mm。
[0100]
所述漏斗13的竖管口径为10mm，其下端面与所述料盘15上端面距离为75mm。
[0101]
本装置通过巧妙地设计，实现碰撞恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数以及休止角的测定，将多种测试集与一套设备内，简化实验装置，提高检测的效率。
[0102]
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种散粒物料接触参数测定系统，其特征在于，包括：底座(2)，用于支撑；调平螺母(1)，位于所述底座(2)四角，螺纹连接所述底座(2)；镀锌钢板(3)，位于所述底座(2)上侧，转动连接所述底座(2)；竖直支架(4)，位于所述底座(2)上侧一角，固定连接所述底座(2)；调节机构(6)，位于所述竖直支架(4)中部，转动连接所述竖直支架(4)；落料部件(5)，穿过所述调节机构(6)的中部，固定连接所述调节机构(6)；万向水准仪(7)，位于所述底座(2)上侧一端，固定连接所述底座(2)；安装架(8)，位于所述竖直支架(4)上部，固定连接所述竖直支架(4)；自锁手轮(9)，位于所述安装架(9)下侧，固定连接所述安装架(8)；l孔板(10)，位于所述自锁手轮(9)下部，固定连接所述自锁手轮(9)；钢丝绳(11)，一端固定连接所述镀锌钢板(3)，另一端穿过所述l孔板(10)的孔固定连接所述自锁手轮(9)；l架(12)，位于所述底座(2)上侧，固定连接所述底座(2)；漏斗(13)，穿过所述落料部件(5)，固定连接所述落料部件(5)。2.根据权利要求1所述的散粒物料接触参数测定系统，其特征在于：包括碰撞恢复系数的测定：步骤一一：通过调节所述调平螺母(1)，实现所述底座(2)水平；步骤一二：在所述镀锌钢板(3)上固定需要测定机械零部件板料，在所述落料部件(5)端部位置释放颗粒物料，选用相机采集颗粒跌落视频与照片；步骤一三：鉴于颗粒的非均质特性，碰撞反弹后运动方向和速度具有一定随机性，选取一定数量反弹轨迹最接近法向的作为有效数据；步骤一四：在视频处理软件中提取颗粒坐标位置以及运动轨迹，得到颗粒与接触面碰撞后最大回弹高度；步骤一五：计算颗粒物料与接触面材料的碰撞恢复系数e：其中：h1为最大回弹高度；h1为落料高度；v1为颗粒碰撞前的接近速度；v2为颗粒碰撞后的反弹速度。3.根据权利要求2所述的散粒物料接触参数测定系统，其特征在于：包括静摩擦系数的测定：步骤二一：通过调节所述调平螺母(1)，实现所述底座(2)水平；步骤二二：在镀锌钢板(3)上固定需要测定机械零部件板料；在机械零部件板料端部粘接多颗颗粒，防止颗粒滚动的影响；步骤二三：缓慢摇动所述自锁手轮(9)，提升所述镀锌钢板(3)，当颗粒群在机械零部件板料上出现滑动时，停止所述自锁手轮(9)；
步骤二四：测量所述镀锌钢板(3)此时高度方向尺寸；步骤二五：重复试验多次，得到颗粒-机械零部件材料静摩擦系数μ
s
：其中：s为所述镀锌钢板(3)回转中心至测量点的距离；h为所述镀锌钢板(3)上升高度。4.根据权利要求1所述的散粒物料接触参数测定系统，其特征在于：包括滚动摩擦系数的测定：步骤三一：通过调节所述调平螺母(1)，实现所述底座(2)水平；步骤三二：在所述镀锌钢板(3)上固定需要测定机械零部件板料，缓慢摇动所述自锁手轮(9)，提升所述镀锌钢板(3)，使所述镀锌钢板(3)斜面倾角为θ；步骤三三：随机选取与平均尺寸相接近的颗粒物料，放置到机械零部件材料上端，零速滚落；步骤三四：选取另外两个不同的θ，重复所述步骤三三；步骤三五：计算出滚动摩擦系数μ
r
：其中：a为颗粒沿动板滚动的加速度；g为重力加速度。5.根据权利要求4所述的散粒物料接触参数测定系统，其特征在于：颗粒物料形状多不规则，在斜面滚动过程中很难保持持续的直线滚动，经常出现滚动一段距离后发生弹跳或直接从斜面一侧滚出的现象，因此仅选取颗粒连续直线滚动的区段用于计算；采用视频处理软件，借助目标追踪技术，获取连续帧的颗粒运动轨迹；后去颗粒沿斜面滚动过程的位移坐标，用数据处理软件拟合得到其时间位移曲线，曲线方程为：方程二次项系数a的2倍即为加速度a，带入式(3)计算，重复多次测得颗粒-机械零部件材料的滚动摩擦系数值。6.根据权利要求1所述的散粒物料接触参数测定系统，其特征在于：包括休止角的测定：步骤四一：通过调节所述调平螺母(1)，实现所述底座(2)水平；步骤四二：在所述镀锌钢板(3)上固定需要测定机械零部件板料，摆动所述调节机构(6)，使所述漏斗(13)正对机械零部件板料；步骤四三：在机械零部件板料正对所述漏斗(13)位置放置料盘(15)；步骤四四：将颗粒物料从所述漏斗(13)上平面中心位置缓慢注入，避免颗粒速度过快冲击颗粒堆；步骤四五：待颗粒堆积完成以后，采用图像处理办法或者直接测量尺寸按国标测定。7.根据权利要求1所述的散粒物料接触参数测定系统，其特征在于：所述漏斗(13)内径
为100mm、高为25mm。8.根据权利要求1所述的散粒物料接触参数测定系统，其特征在于：所述漏斗(13)的竖管口径为10mm，其下端面与所述料盘(15)上端面距离为75mm。

技术总结
本发明公开一种散粒物料接触参数测定系统，其特征在于：包括底座，用于支撑；调平螺母，位于所述底座四角，螺纹连接所述底座；镀锌钢板，位于所述底座上侧，转动连接所述底座；竖直支架，位于所述底座上侧一角，固定连接所述底座；调节机构，位于所述竖直支架中部，转动连接所述竖直支架；落料部件，穿过所述调节机构的中部，固定连接所述调节机构。本发明涉及测量设备领域，具体地讲，涉及一种散粒物料接触参数测定系统。本发明要解决的技术问题是提供一种散粒物料接触参数测定系统，方便实现颗粒物料与机械零部件接触参数测定。料与机械零部件接触参数测定。料与机械零部件接触参数测定。


技术研发人员：王丽红 张建 李成松 牛琪 王春雷 张聪 吴朋芯 谭佳佳 徐成锐 汤爱沸 卢明端 尹浩
受保护的技术使用者：西南大学
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/7/21