含能材料剪切速率极限测量装置的制作方法

本发明属于含能材料安全性能测试领域，具体涉及一种含能材料剪切速率极限测量装置。

背景技术：

含能材料又称火炸药，是一种亚稳定的物质，具有高能量密度的特点。在特定刺激方式激发后会迅速地释放大量能量实现对周围物的毁伤，常作为武器装备动力和毁伤能源用于军用，同时也在特种化工、矿产开采、建筑交通、农业水利、防灾救灾等领域有广泛用途。

含能材料在制备或混合的过程中是液体状态，在不同的压力下，剪切速率或剪切应力一旦超过某种数值，就可能使含能材料意外燃烧甚至产生爆炸，从而造成严重的经济损失和人员伤亡。因此从安全性角度考虑，准确地获得出含能材料在不同压力下剪切速率和剪切应力的极限值，对实际的生产过程具有科学的指导意义。

目前，国内外有测试含能材料摩擦感度的仪器，如科兹洛夫摩擦摆、bam摩擦仪、abl摩擦仪、大型摩擦摆等，然而这些仪器仅仅局限于测量固体含能材料的摩擦极限。而国内现阶段鲜少有专门用于测量液体含能材料剪切速率和剪切应力的仪器。因此，研究制造出一种结构简单、安全可靠、操作简单易行、并可广泛应用于测量液体含能材料的剪切速率和剪切应力的试验装置，是一项亟待解决的任务。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的液体含能材料的剪切速率和剪切应力难以测量的问题，提供一种安全便捷、结构简单、易操作、测量结果准确可靠的含能材料剪切速率极限测量装置。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种含能材料剪切速率极限测量装置，包括防爆电机、转速扭矩传感器、转动盘、液压缸和套筒；所述防爆电机和所述转速扭矩传感器相连，所述转速扭矩传感器和所述转动盘相连，所述转动盘在所述防爆电机的驱动下旋转，所述转速扭矩传感器用于测量所述转动盘的转速和扭矩，所述套筒和所述液压缸的活塞杆相连，能够在所述液压缸的活塞杆作用下前后移动，在所述套筒向前移动的情况下，所述套筒内的含能材料被压向所述转动盘，并且在所述转动盘的带动下转动。

利用本发明的上述方面的含能材料剪切速率极限测量装置，能够测量液体含能材料在不同压力下的剪切速率和剪切应力极限，并且安全便捷、结构简单、易操作、测量结果准确可靠。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的含能材料剪切速率极限测量装置的立体图；

图2是图1中的转动盘和套筒的结构图。

图中：1.防爆电机，2.第一联轴器，3.转速扭矩传感器，4.第二联轴器，5.轴承座，6.转动盘，7.套筒，8.法兰连接件，9.第一液压缸脚座，10.液压缸，11.第二液压缸脚座，12.操作台，13.爆破片，14.加料孔。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的目的和技术方案，下面将结合附图对本发明进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何限制作用。

如图1和图2所示，本发明一种实施方式的含能材料剪切速率极限测量装置包括驱动与测量部分和控制部分两部分；所述驱动与测量部分由带减速器的防爆电机1、第一联轴器2、转速扭矩传感器3和转动盘6组成，其中，防爆电机1、第一联轴器2和转动盘6的机构组合负责驱动，转速扭矩传感器3负责测量转动盘6的转速和传递的剪切扭矩大小；所述控制部分由液压缸10、第二联轴器4和套筒7组成，可定量控制套筒7的轴向位移。套筒7径向固定，轴向可在液压油的作用下通过液压缸10的活塞杆前后移动。

所述带减速器的防爆电机1和转速扭矩传感器3通过第一联轴器2相连，转速扭矩传感器3和转动盘6通过第二联轴器4相连，在第二联轴器4和转动盘6之间装有双点支撑的轴承座5；套筒7和液压缸10的活塞杆通过法兰连接件8相连，在液压油的作用下，通过活塞杆可使套筒7沿轴向前后运动，方便套筒7内液体试样建压调压；液压缸10前后两端分别用第一液压缸脚座9和第二液压缸脚座11固定；所述双点支撑的轴承座5、带减速器的防爆电机1、第一液压缸脚座9和第二液压缸脚座11固定在操作台12上。

所述转动盘6和套筒7共同组成了液体含能材料试样的承载空间和燃爆场所，在转动盘6与套筒7的配合下，液体含能材料被压缩，并且含能材料在转动盘6的带动下转动。转动盘6和套筒7处于同一轴线，两者之间采用间隙密封，密封间隙为0.01～0.03mm。

所述套筒7底部中心设置爆破片13，在试样燃爆后可及时安全泄压。套筒7壁面开设加料孔14，方便加料。

测量时，在启动带减速器的防爆电机1之前，先将1～2g待测试样由加料孔14均匀填入套筒7中，在液压油的作用下，液压缸10活塞杆前推，将套筒7中的试样压向转动盘6，试样被转动盘6压实，厚度约为1～3mm，试样承受压力通过液压缸10的进油压力来调节。启动带减速器的防爆电机1，可使转速由低到高调节至给定值，与防爆电机1相连的转动盘6旋转，转动盘6带动套筒7内试样转动，在壁面无滑移的条件下，在转动盘6接触面上的液体试样转速与转动盘6相同，在套筒7内壁接触面上的试样相对速度为0，转速扭矩传感器3可直接测量出试样给转动盘6的转速和扭矩，并由此计算出试样的剪切速率和剪切应力的大小。在不同压力的条件下，调节转速，当试样出现燃爆现象后，套筒7内部压力会瞬时增加并超过爆破片13的额定压力，爆破片13打开并迅速释放套筒7内的压力，使爆炸规模得以控制在安全范围以内。此时测量并计算得到的剪切速率和剪切应力即为在此压力下的极限值。

通过调节液压缸10的进油压力，并调节转速，可测量并记录试样在不同压力下的剪切速率和剪切应力极限值。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

(1)本发明所提供的测量装置体积小、结构简单，工作稳定，在套筒底部安装防爆片，可使液体含能材料的燃爆控制在安全范围内；

(2)本发明所提供的测量装置在套筒内壁壁面设置有加料孔，使得加料、换料容易，操作简单，方便清理，液体含能材料可重复使用；

(3)本发明所提供的测量装置可测量液体含能材料在不同压力下的剪切速率和剪切应力的极限值，应用范围广泛，测量数据准确可靠。

以上所述仅为本发明的较好的实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种含能材料剪切速率极限测量装置，包括防爆电机、转速扭矩传感器、转动盘、液压缸和套筒；所述防爆电机和所述转速扭矩传感器相连，所述转速扭矩传感器和所述转动盘相连，所述转动盘在所述防爆电机的驱动下旋转，所述转速扭矩传感器用于测量所述转动盘的转速和扭矩，所述套筒和所述液压缸的活塞杆相连，能够在所述液压缸的活塞杆作用下前后移动，在所述套筒向前移动的情况下，所述套筒内的含能材料被压向所述转动盘，并且在所述转动盘的带动下转动。本发明能够获得含能材料在不同压力下燃爆时的极限剪切速率和剪切应力的大小，且结构简单、安全可靠、易操作。

技术研发人员：金志明;何红;张亚军;董力群;范一强;吴铁钢
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：2018.11.15
技术公布日：2019.03.26