[发明专利]一种剪切摩擦力测试装置

说明书

本发明提出一种剪切摩擦力测试装置，包括机架、驱动单元、正应力调节单元、剪切单元和测试单元。其中，驱动单元带动剪切单元中的底盘旋转，底盘通过内部测试物料的摩擦和剪切作用带动剪切单元中的上盘转动，上盘的转动趋势施加到测试单元中的力传感器上，进而通过计算获得内部物料所受的摩擦力或剪切力，且可通过正应力调节单元调节正应力测试条件。本发明能够用于粉体、颗粒物、固体块状物剪切力和摩擦力的测试；可实现长行程测试，保证数据稳定性；可实现长时域测试，获得摩擦生热量。本发明可实现不同条件下物料摩擦力和剪切力的测试，用于指导工业设备设计和工艺安全评价。

技术领域

本发明属于材料理化性能测试技术领域，具体涉及一种剪切摩擦力测试装置。

背景技术

物料在流动过程中，物料之间或物料与容器壁面之间的摩擦力和剪切力对物料的流动性和安全性影响非常大。其中，流动性影响可以指导设备的设计和选型，以及工艺参数的控制；安全性影响主要对物料受剪切摩擦力的安全特性有指导作用，防止发生因为过剪切或过摩擦导致物料性质改变或危险事故发生。

在物料剪切摩擦力测试中，最常用的测试方法为直接测量物料和壁面之间的摩擦力，但也多局限于测试固体物料和壁面之间的摩擦力，而缺乏粉体或颗粒物料摩擦力的测试方法；剪切力测试更是如此，缺乏粉体内部剪切力的测试方法和装置。

目前，剪切摩擦力测试方法主要存在以下问题：(1)现有装置只能测试块状物料和壁面以及块状物料之间的摩擦力，或者测试粉体物料与壁面之间的摩擦力，对于粉体物料内部的剪切力测试缺乏理想手段；(2)现有测试方法多为直线运动方式，测试行程短，误差大，特别是对于安全评价过程中，由于测试时间短，忽略了摩擦生热对安全的叠加影响因素。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种剪切摩擦力测试装置，以解决如何对粉体或颗粒物料剪切摩擦力进行测试的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种剪切摩擦力测试装置，该测试装置包括机架、驱动单元、正应力调节单元、剪切单元和测试单元；其中，机架包括上箱体、下箱体和位于上箱体与下箱体之间的台面，台面与水平面平行；

驱动单元设置在下箱体内，包括高速电机、低速电机、减速器、离合器、超越轴承和转速输出端；其中，高速电机和低速电机平行固定在下箱体上且两个电机轴线均与台面垂直，减速器安装在低速电机输出轴上，离合器安装在减速器输出端，超越轴承安装在离合器输出端，转速输出端安装在超越轴承输出端，低速电机、减速器、离合器、超越轴承和转速输出端轴线重合，高速电机输出轴与超越轴承通过皮带轮连接，转速输出端伸出到台面以上；

正应力调节单元设置在上箱体内，包括横梁、杠杆、平衡块、拉杆、垂直导轮和砝码盘；其中，横梁与台面平行，横梁通过支持部固定在台面上，杠杆通过支撑点安装在横梁上且可绕支撑点自由转动，平衡块安装在杠杆上且可在杠杆上自由滑动并通过螺钉固定在杠杆上，拉杆上端固定在杠杆上，下端与砝码盘连接，砝码盘下端设置有应力作用杆，垂直导轮安装在横梁的顶端用于保证拉杆始终处于垂直位置；

剪切单元设置在上箱体内，包括上盘和底盘；其中，上盘安装有辅助梁，辅助梁与应力作用杆连接，底盘与转速输出端相连，能够随转速输出端进行转动，底盘和上盘同轴且轴线均与台面垂直；辅助梁两端安装有定位轮，定位轮外侧设置有用于限制定位轮径向运动的定位杆，定位杆安装在台面上且轴线与台面垂直，定位轮能够沿着定位杆上下滚动；

测试单元设置在上箱体内，包括多个远传杆和多个力传感器；其中，远传杆的一端安装在辅助梁外端，另一端与力传感器连接。

进一步地，正应力调节单元中的拉杆为柔性钢丝。

进一步地，正应力调节单元中的拉杆分为两段，两段中间加设拉力传感器。

进一步地，剪切单元中的上盘直径比底盘小。