[发明专利]土石混合介质磨蚀性试验仪

说明书

技术领域  岩土试验技术领域

背景技术  土石混合介质是自然界中广泛存在的一种地质载体，特别是在地表浅层范围内广泛分布，TBM掘进是目前最重要的城市地下工程建设方法，采用TBM方法在地层浅表范围内进行掘进时会遇到大量的第四系土石混合介质，这种特殊的工程地质载体在掘进过程中其抗磨损性主要表现为与TBM金属接触的磨损以及介质自身相互接触而产生的磨损，岩土介质的磨蚀性是TBM掘进机设计过程中的重要参数，对于刀盘、刀具的选择以及掘进效率的合理预测意义重大。

国际上测试岩土介质磨蚀性试验的方法有很多，主要包括冲击磨蚀试验、加压磨蚀试验以及摩擦试验。对于岩石的磨蚀性评价目前都采用测定岩石CERCHAR磨蚀试验来进行，而对于地表土石混合类松散介质，由于其取样的困难性而很难对其的抗磨性进行合理的评价。另外目前的测试仪器本身也仍有许多不足之处：例如动力系统大多依靠手动，增大了试验的差异性；测量数据有限，不利于对抗磨性机制的分析；测量的精度低且不方便等。

发明内容本发明提供一种针对土石混合类介质的抗磨性试验装置，其主要特征是动力系统伺服控制且转速可调，动力持续时长采用定时开关控制，试验结果简单易用，试验装置与磨料分析集成为一体等。试验后磨料分析采用重力分散装置实现静态筛分，使得磨料分析更为精准，避免了由于震动筛分对磨料粒径分析结果的影响。

土石混合介质磨蚀性试验仪主要由动力系统部分、磨蚀试验装置部分和磨料分析部分组成，所述动力系统部分由装置架构1，可调转速电机2，电机固定托盘3，转速调整旋钮4，定时开关5，传动装置外罩6，主动轮7，传动皮带8，从动轮9，传动轴10组成；磨蚀试验装置部分由喂料装置11，磨料筒12，磨料筒夹具13，试验磨料样14，矩形钢板15，开合式筒底16组成；所述磨料分析部分由磨料重力分散装置17，Φ6.3mm孔径磨料筛18，Φ5.0mm孔径磨料筛19，Φ4.0mm孔径磨料筛20，Φ2.0mm孔径磨料筛21，磨料筛底盘22，磨料筛托架23组成。

基本原理与技术：将标准矩形钢板在定量的土石混合样品中以恒定转速转动5分钟，通过量测标准钢板在试验前后由于磨损而造成的重量差来获得土石混合介质的磨蚀系数，通过该磨蚀系数的大小来判断磨料的抗磨性。磨蚀系数的计算公式如下：

ABR=P0-PG0]]>

式中，P₀代表试验前的钢板重量，单位为克；P代表试验后的钢板重量，单位为克；G₀代表土石混合介质样品的重量，单位为吨。

土石混合介质磨蚀性试验装置主要由动力系统部分、磨蚀试验装置部分和磨料分析部分组成。动力系统部分由装置架构1，可调转速电机2，电机固定托盘3，转速调整旋钮4，定时开关5，传动装置外罩6，主动轮7，传动皮带8，从动轮9，传动轴10组成。该部分主要为磨蚀试验提供并传递动力，调转速电机2通过电机固定托盘3固定于装置架构1上，电机由转速调整旋钮4及开关5来进行控制，动力传送通过主动轮7带动传动皮带8来带动从动轮9，从动轮9带动传动轴10来为试验装置提供动力，为确保安全，传动部分使用传动装置外罩罩住。

磨蚀试验装置部分由喂料装置11，磨料筒12，磨料筒夹具13，试验磨料样14，矩形钢板15，开合式筒底16组成。将磨料样品通过喂料装置11装入磨料筒12，之后启动动力系统 使得矩形钢板15在试验磨料样14中以恒定转速旋转，最后打开开合式筒底16获得磨蚀后的磨料。

磨料分析部分由磨料重力分散装置17，Φ6.3mm孔径磨料筛18，Φ5.0mm孔径磨料筛19，Φ4.0mm孔径磨料筛20，Φ2.0mm孔径磨料筛21，磨料筛底盘22，磨料筛托架23组成。磨料在经过重力分散装置17后能够较为均匀的落入到磨料筛组中，磨料依次经过Φ6.3mm孔径磨料筛18，Φ5.0mm孔径磨料筛19，Φ4.0mm孔径磨料筛20，Φ2.0mm孔径磨料筛21之后落入磨料筛底盘22，不同粒径的磨料就会被分开，最后采用精度达到0.01克的电子天平对不同粒径的磨料进行称重并进行分析，磨料筛被放置于磨料筛托架23上。