CN116046590A - 一种冲蚀磨损试验的试验机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种冲蚀磨损试验的试验机，所述试验机由控制系统、冲蚀磨损试验系统、循环系统以及液压加载系统四个部分组成。所述述循环系统中的泥浆通过泥浆出口管道输送到液压加载系统中的液压箱内，控制系统通过控制压力阀的开关与电机转数来调节设定冲蚀压力参数，使得电机转动通过传动轴驱动活动柱塞做往复式运动，压缩空气使得压力箱中泥浆达到设定压力值；然后液压箱中的泥浆通过压力阀经过泥浆冲蚀管道输送在冲蚀喷嘴上，喷射在旋转试样台5上的试样表面进行冲蚀试验。本发明所述试验机的试验冲蚀角度与冲蚀压力能够进行自行调节设定，在单次试验中能够准确模拟特定环境下零件的冲蚀磨损过程并且实时采集零件冲蚀磨损参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种冲蚀磨损试验的试验机，属于试验设施技术领域。
背景技术
冲蚀磨损是指材料受到小而松散的流动粒子冲击时，材料表面出现破坏的一类磨损现象；其定义可以描述为固体材料表面与带有一定速度且含有固体粒子的流体接触碰撞而做出相对运动，使材料表面发生损失；携带固体粒子的流体可以是高速气流，也可以是高速液流，前者产生喷砂型冲蚀，后者则称为泥浆型冲蚀。冲蚀磨损是现代工业生产中常见的一种磨损形式，是造成设备零部件磨损失效以及设备工作寿命短的重要原因之一。
冲蚀磨损是由多相流动介质冲击材料表面而造成的一类常见磨损现象。在不同的流动介质，将冲蚀磨损分为两大类：气流喷砂型冲蚀及泥浆喷射型冲蚀。流动介质中可携带的第二相物质可以是固体粒子、液滴或气泡，它们以直接冲击材料表面，或在表面上泯灭两种方式，对材料表面施加机械力从而造成材料表面破损。针对这两种常见的冲蚀磨损类型，在材料的开发、零部件磨损表面处理等工作中需要重点考虑。
为了描述冲蚀磨损的程度，通常采用冲蚀磨损试验机进行特定环境条件下冲蚀磨损试验过程的模拟，通过磨损试验得出结论从而评价零件材料耐冲蚀磨损的性能。冲蚀磨损试验通常需要构建冲蚀磨损的模拟环境，即采用含砂气流或者含砂液流泥浆对零件进行一定时间的冲蚀磨损处理，处理流程结束后应对冲蚀位置进行观察、计量和分析，进一步实现对材料冲蚀磨损程度的评价。
现有的冲蚀磨损试验机存在以下问题：首先，现有的冲蚀磨损试验机通常对零件只能进行单一方式的冲蚀磨损试验，在此种试验模式下，零件被放置或者固定在试验台上，喷头只能以单一角度对零件的固定位置进行冲蚀磨损试验，无法实现对冲蚀角度的调整；其次，现有的冲蚀磨损试验机通常对零件进行冲蚀磨损试验时，无法实时监测冲蚀试验过程中所涉及的试验参数变化；再者，现有的冲蚀磨损试验机通常对零件只能进行单一压力下的冲蚀磨损试验，无法改变冲蚀压力，不能在多种冲蚀压力参数下对试样冲蚀磨损能力的评价，导致评价结果不准确。
因此，需要对冲蚀磨损试验机的结构进行多功能化优化设计，来解决所述存在的技术问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，从而提供一种结构设计合理的多功能型冲蚀磨损试验机，使冲蚀磨损试验中冲蚀角度和冲蚀压力能够进行自行调节设定，同时能够在冲蚀磨损试验过程中实时采集试样冲蚀磨损试验参数；在单次试验中模拟特定环境并且能够准确获取试验参数，得到准确的冲蚀磨损性能评价。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种冲蚀磨损试验功能的试验机，包括控制系统6、冲蚀磨损试验系统1、循环系统2以及液压加载系统3统等四个部分。
所述冲蚀磨损试验系统1内部安装冲蚀挂载组件4、旋转试样台5、玻璃保护罩7、锥形泥浆漏槽8；所述冲蚀挂载组件4固定在冲蚀磨损试验系统1的一侧内壁上，冲蚀挂载组件4将冲蚀泥浆管道14与冲蚀喷嘴4-2连接固定；旋转试样台5通过其右侧支架底座连接固定在冲蚀试样箱1内壁；锥形泥浆漏槽8安装在旋转试样台5的正下方与圆形泥浆搅拌箱2连接；玻璃保护罩7通过人工安装在冲蚀磨损试验箱内腔，遮蔽冲蚀喷嘴4-2、旋转试样台5和锥形泥浆漏槽8。
所述循环系统2包括泥浆进料管道13、温度传感器9、搅拌电机10、水位监测计11与泥浆出口管道12；泥浆进料管道13位于循环系统2一侧上方，温度传感器9与搅拌电机10分别处于循环系统2顶部的左侧与右侧，水位监测计11位于循环系统2的一个侧壁上；循环系统2底部的泥浆出口管道12直接与液压加载系统3中液压箱17下侧连接；其搅拌电机10下端安装有带风扇叶状的叶片的直轴。
所述液压加载系统3包括压力阀15、压力传感器16、液压箱17、活动柱塞18与驱动电机19；置于支架底座上右侧的驱动电机19通过转动轴连接着活动柱塞18，活动柱塞18又连接液压箱17的右侧为泥浆提供压力；液压箱17的上方设有压力传感器16，液压箱17右侧通过压力阀15与泥浆冲蚀管道14连接；同时压力阀15内安装有阀门开关。
所述控制系统6与驱动电机19连接，控制驱动电机19的转数驱动活动柱塞做往复式运动，控制系统6与压力阀15连接，控制压力阀15的开关，调节泥浆冲蚀管道14的流量和压力值，为液压箱17泥浆浆料提供压力加载，实现冲蚀压力的调节设定。
优选的，本发明所述泥浆冲蚀挂载组件4包括固定架4-1、泥浆管道挂载轴4-3，冲蚀喷嘴挂载轴4-3由两根不同大小的、上下垂直移动的直轴配合，较小的直轴上方连接着泥浆冲蚀管道14，下方连接着冲蚀喷嘴4-2，较大的直轴左侧连接固定架4-1，使泥浆冲蚀管道固定在冲蚀挂载组件4上。
优选的，本发明所述泥浆进料管道13位于距离循环系统2上方10～20cm处。
优选的，本发明所述旋转试样台5由冲蚀磨损试验系统内壁右侧的底座支架固定在冲蚀磨损试验箱内腔，旋转试样台安装四个螺杆用于固定零件试样，用于调节零件试样00～900范围的冲蚀角度。
优选的，本发明所述温度传感器9能实时监测圆形泥浆搅拌箱2中的泥浆温度，所述水位监测计11实时监测循环系统2中的泥浆水位，所述压力传感器16实时采集液压箱17中的液压变化数据，试验数据均传输到压力控制系统6，从而控制泥浆进料管道13进行泥浆浆料输送。
由所述对本发明结构的描述可知，本发明的优点和积极效果是：
(1)本发明提供了一种结构设计合理的冲蚀磨损试验机，与现有的冲蚀磨损试验机设施相比，本发明中同时调节控制系统6、冲蚀磨损试验系统1、循环系统2以及液压加载系统3，能够实现多角度、多压力的冲蚀磨损试验并且过程数据实时采集，方便在同一设备上对零件进行不同工况下冲蚀磨损试验并实现试验数据实时记录和监测。
(2)本发明通过在冲蚀试样箱中设置旋转试样台5和冲蚀挂载组件4，实现了泥浆冲蚀喷嘴与试验零件之间角度的调节设定；通过设置压力阀15、驱动电机19、活动柱塞18，使泥浆型冲蚀试验机装置能够调节设定冲蚀压力，实现特定冲蚀压力下的冲蚀磨损试验并将冲蚀磨损试验数据实时显示在压力控制系统6上，从而实现冲蚀磨损试验过程的数据监测与记录，可以获取准确的冲蚀磨损评价。
(3)申请人研究发现，现有冲蚀磨损试验设备在进行冲蚀磨损试验时，冲蚀磨损试验参数的调整、冲蚀磨损试验结果的采集和记录更多地依靠人工；冲蚀磨损试验过程中人力有限且人眼观测，难以对冲蚀磨损过程试验数据进行系统准确地采集，进而导致冲蚀磨损试验难以探究材料在冲蚀磨损试验过程中冲蚀压力、冲蚀速度是如何变化；总的来说，本发明通过压力控制面板能够更加精确地实现了冲蚀过程中冲蚀压力、冲蚀角度、冲蚀距离、磨料浆液冲蚀速度等冲蚀磨损试验参数的无级化调整和实时监测，针对材料进行多角度试验的冲蚀磨损试验机实现了从“无”到“有”。
附图说明
图1为本发明的一种冲蚀磨损试验机的结构示意图。
图2为本发明试验机冲蚀磨损试验系统的结构示意图。
图3为本发明试验机的液压加载系统局部结构示意图。
图中：1-冲蚀磨损试验系统；2-循环系统；3-液压加载系统；4-冲蚀挂载组件；4-1固定架；4-2冲蚀喷嘴；4-3泥浆零件挂载轴；5-旋转试样台；6-控制系统；7-玻璃保护罩；8-锥形泥浆漏槽；9-温度传感器；10-搅拌电机；11-水位监测计；12-泥浆出口管道；13-泥浆进料管道；14-泥浆冲蚀管道；15-压力阀；16-压力传感器；17-液压箱；18-活动柱塞；19-驱动电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
参考图1，一种冲蚀磨损功能的试验机，本冲蚀磨损试验机可以根据需要选择并设定不同的冲蚀压力、冲蚀角度，可以对试样进行不同环境下的冲蚀磨损试验模拟。
本实施例所述冲蚀磨损试验机包括控制系统6、冲蚀磨损试验系统1、循环系统2以及液压加载系统3四个部分。
控制系统6上实时采集着零件试样，在冲蚀磨损试验过程中“冲蚀角度”、“冲蚀压力”、“冲蚀速度”、“泥浆冲蚀管道流量”、“冲蚀温度”、“冲蚀时间”等试验参数变化。所述温度传感器9能实时监测圆形泥浆搅拌箱2中的泥浆温度，所述水位监测计11实时监测循环系统2中的泥浆水位，所述压力传感器16实时采集液压箱17中的液压变化数据，试验数据均传输到压力控制系统6，从而控制泥浆进料管道13进行泥浆浆料输送。
本实施例所述冲所述冲蚀磨损试验系统1内部安装冲蚀挂载组件4、旋转试样台5、玻璃保护罩7、锥形泥浆漏槽8，所述冲蚀磨损试验系统1内部安装冲蚀挂载组件4、旋转试样台5、玻璃保护罩7、锥形泥浆漏槽8；所述泥浆冲蚀挂载组件4包括固定架4-1、泥浆管道挂载轴4-3，冲蚀喷嘴挂载轴4-3由两根不同大小的、上下垂直移动的直轴配合，较小的直轴上方连接着泥浆冲蚀管道14，下方连接着冲蚀喷嘴4-2，较大的直轴左侧连接固定架4-1，使泥浆冲蚀管道固定在冲蚀挂载组件4上；旋转试样台5通过其右侧支架底座连接固定在冲蚀试样箱1内壁；锥形泥浆漏槽8安装在旋转试样台5的正下方与圆形泥浆搅拌箱2连接玻璃保护罩7通过人工安装在冲蚀磨损试验箱内腔，遮蔽冲蚀喷嘴4-2、旋转试样台5和锥形泥浆漏槽8；玻璃保护罩7防止冲蚀喷嘴喷射出的泥浆向外溢出，使泥浆能够及时流入锥形泥浆漏槽8中进行循环使用。
所述旋转试样台5由冲蚀磨损试验系统内壁右侧的底座支架固定在冲蚀磨损试验箱内腔，旋转试样台安装四个螺杆用于固定零件试样，用于调节零件试样00～900范围的冲蚀角度。
本实施例所述循环系统2包括泥浆进料管道13、温度传感器9、搅拌电机10、水位监测计11与泥浆出口管道12；所述泥浆进料管道13位于距离循环系统2上方10～20cm处，用于磨料与浆液的添加；温度传感器9与搅拌电机10分别处于循环系统2顶部的左侧与右侧，水位监测计11位于循环系统2的一个侧壁上；循环系统2底部的泥浆出口管道12直接与液压加载系统3中液压箱17下侧连接；其搅拌电机10下端安装有带风扇叶状的叶片的直轴。
具体工作过程为：循环系统2中的泥浆通过泥浆出口管道12输送到液压加载系统3中的液压箱内，控制系统6通过控制压力阀15的开关与电机19转数来调节设定冲蚀压力参数，使得电机19转动通过传动轴驱动活动柱塞18做往复式运动，压缩空气使得压力箱17中泥浆达到设定压力值；然后液压箱17中的泥浆通过压力阀15经过泥浆冲蚀管道14输送在冲蚀喷嘴4-2上，喷射在旋转试样台5上的试样表面进行冲蚀试验；完成冲蚀磨损试验后的泥浆汇聚在锥形泥浆漏槽8内流入循环系统2中，进行下一次冲蚀磨损试验的循环。
参考图1和图3，所述液压加载系统，其中包括压力阀15、压力传感器16、液压箱17、活动柱塞18和驱动电机19；所述液压箱左下方连接着泥浆出口管道12，左上方连接着压力阀15，压力阀门控制着泥浆冲蚀管道14内的流量与压力，压力阀15通过控制开关来调节泥浆冲蚀管道14中的泥浆压力；所述液压箱的右侧连接着活动柱塞18，驱动电机19通过转换轴转到将动力传送给活动柱塞18，驱动活动柱塞18做往复式运动来给液压箱17中的泥浆提供液压压力，使泥浆能够以一定的速度和压力喷射在试样表面；所述压力传感器实时监测液压箱中的压力变化，传输给压力控制系统，从而实现试样零件冲蚀磨损试验过程中冲蚀压力的实时采集。
参考图1、图2与图3，本发明的冲蚀磨损试验设备的使用方法，包括以下步骤：在材料进行冲蚀磨损试验时，确定相关实验方案，如常见试验方案种类：“不同压力下对比试验”、“不同冲蚀角度试验”、“不同冲蚀泥浆浆料比”等。在冲蚀磨损试验机的应用中，可以依靠压力控制系统单独设置压力与旋转试样台调节冲蚀角度配合完成，也可调整泥浆浆料混合比例。其中，试验方案内的试验参数包括“磨料种类”、“磨料粒度”、“磨料浆液浓度”、“试验单位流量”、“试验持续时间”、“磨料泥浆冲蚀压力”“磨料浆液冲蚀速度”、“冲蚀角度”、“冲蚀距离”等参数。同时试验参数的设置应根据试验需求与试验设备限制综合考虑。
根据试验方案设定冲蚀角度、冲蚀压力等参数，人工将所需重量比例、种类的磨料与泥浆浆液通过泥浆进料管道13添加至圆形泥浆搅拌箱2中，开启搅拌电机带动其轴上的风扇型搅拌叶片转动从而将磨料与浆液的混合均匀。人工将零件试样放入所述旋转试样台5调节至所需的角度和高度之后使用螺钉固定。其中，在试样放入前，应使用精度为0.0001克的电子分析天秤对试样进行称重，并记录。然后将玻璃保护罩7覆盖旋转试样台5、冲蚀喷头4-2和锥形泥浆漏槽8。然后开启压力控制系统6开关，旋转泥浆液压压力调节按钮将驱动电机19调至合适的转数，驱动活动柱塞18以一定的速度和频率对液压箱17中的泥浆做功，并调节液压箱中的液压阀15调至所需要的压力值范围内。液压箱17的泥浆在活动柱塞18的作用下，以一定的速度进入泥浆冲蚀管道14，传输给冲蚀挂载组件4上的冲蚀喷嘴4-2并冲击零件试样表面，最后人工设定一定冲蚀时间。如此重复冲击零件试样表面，完成试验零件的冲蚀试验过程后试验机将自动停机保持驱动电机19处于停止运转状态，打开冲蚀磨损试验箱中玻璃保护罩7，将零件试样取出。试验结束后将取出的零件试样放入超声波清洗机中使用酒精超声清洗2～3分钟后烘干，再使用精度为0.0001克的电子分析天秤对其进行称重，并记录数据。根据试验过程产生的有关试验数据参数进行统计，完成此次冲蚀磨损试验数据的整理和分析。
参考图1、图2、图3，本发明不仅针对不同冲蚀压力、角度下的材料冲蚀磨损试验设备实现了数字化实时监测，并且通过所述结构及使用方法，梳理并优化了冲蚀磨损试验过程数据变化的采集。在提升精度、节省人力的同时，还依靠使用方法中关键阶段的人工参与，如玻璃保护罩的人工安装、零件试样的固定安装和泥浆浆料的人工调配等，这样保证试验人员对试验过程的参与以及把控。
所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (5)
1.一种冲蚀磨损试验机，其特征在于：包括控制系统(6)、冲蚀磨损试验系统(1)、循环系统(2)以及液压加载系统(3)四个部分；
所述冲蚀磨损试验系统(1)内部安装冲蚀挂载组件(4)、旋转试样台(5)、玻璃保护罩(7)、锥形泥浆漏槽(8)；所述冲蚀挂载组件(4)固定在冲蚀磨损试验系统(1)的一侧内壁上，冲蚀挂载组件(4)将冲蚀泥浆管道(14)与冲蚀喷嘴(4-2)连接固定；旋转试样台(5)通过其右侧支架底座连接固定在冲蚀试样箱(1)内壁；锥形泥浆漏槽(8)安装在旋转试样台(5)的正下方与圆形泥浆搅拌箱(2)连接；玻璃保护罩(7)通过人工安装在冲蚀磨损试验箱内腔，遮蔽冲蚀喷嘴(4-2)、旋转试样台(5)和锥形泥浆漏槽(8)；
所述循环系统(2)包括泥浆进料管道(13)、温度传感器(9)、搅拌电机(10)、水位监测计(11)与泥浆出口管道(12)；泥浆进料管道(13)位于循环系统(2)一侧上方，温度传感器(9)与搅拌电机(10)分别处于循环系统(2)顶部的左侧与右侧，水位监测计(11)位于循环系统(2)的一个侧壁上；循环系统(2)底部的泥浆出口管道(12)直接与液压加载系统(3)中液压箱(17)下侧连接；其搅拌电机(10)下端安装有带风扇叶状的叶片的直轴；
所述液压加载系统(3)包括压力阀(15)、压力传感器(16)、液压箱(17)、活动柱塞(18)与驱动电机(19)；置于支架底座上右侧的驱动电机(19)通过转动轴连接着活动柱塞(18)，活动柱塞(18)又连接液压箱(17)的右侧为泥浆提供压力；液压箱(17)的上方设有压力传感器(16)，液压箱(17)右侧通过压力阀(15)与泥浆冲蚀管道(14)连接；同时压力阀(15)内安装有阀门开关；
所述控制系统(6)与驱动电机(19)连接，控制驱动电机(19)的转数驱动活动柱塞做往复式运动，控制系统(6)与压力阀(15)连接，控制压力阀(15)的开关，调节泥浆冲蚀管道(14)的流量和压力值，为液压箱(17)泥浆浆料提供压力加载，实现冲蚀压力的调节设定。
2.根据权利要求1所述冲蚀磨损试验机，其特征在于：所述泥浆冲蚀挂载组件(4)包括固定架(4-1)、泥浆管道挂载轴(4-3)，冲蚀喷嘴挂载轴(4-3)由两根不同大小的、上下垂直移动的直轴配合，较小的直轴上方连接着泥浆冲蚀管道(14)，下方连接着冲蚀喷嘴(4-2)，较大的直轴左侧连接固定架(4-1)，使泥浆冲蚀管道固定在冲蚀挂载组件(4)上。
3.根据权利要求1所述冲蚀磨损试验机，其特征在于：所述泥浆进料管道(13)位于距离循环系统(2)上方10～20cm处。
4.根据权利要求1所述冲蚀磨损试验机，其特征在于：所述旋转试样台(5)由冲蚀磨损试验系统内壁右侧的底座支架固定在冲蚀磨损试验箱内腔，旋转试样台安装四个螺杆用于固定零件试样，用于调节零件试样0°～90°范围的冲蚀角度。
5.如权利要求1所述的冲蚀磨损试验机，其特征是：所述温度传感器(9)能实时监测圆形泥浆搅拌箱(2)中的泥浆温度，所述水位监测计(11)实时监测循环系统(2)中的泥浆水位，所述压力传感器(16)实时采集液压箱(17)中的液压变化数据，试验数据均传输到压力控制系统(6)，从而控制泥浆进料管道(13)进行泥浆浆料输送。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310198185.0A CN116046590A (zh) | 2023-03-03 | 2023-03-03 | 一种冲蚀磨损试验的试验机 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN116046590A true CN116046590A (zh) | 2023-05-02 |
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| CN (1) | CN116046590A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117929184A (zh) * | 2024-03-22 | 2024-04-26 | 内蒙古农业大学 | 一种高流速、高泥沙水体冲蚀的试验设备及试验方法 |
| CN118225609A (zh) * | 2024-05-27 | 2024-06-21 | 西南石油大学 | 一种用于海洋管柱的弯曲、冲蚀复合模拟装置及模拟方法 |
-
2023
- 2023-03-03 CN CN202310198185.0A patent/CN116046590A/zh active Pending
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