本发明涉及一种海底矿物切削过程模拟及切屑自动分选装置。
背景技术：
海底蕴藏着数量巨大的金属矿产资源，海底金属矿产资源有望成为人类未来重要的接替资源，并且开发海底矿产资源已成为我国海洋开发战略。海底矿产资源开发过程通过包含如下两个环节，首先是采用刀盘将海底矿物进行切削，使其变成一定粒径大小的颗粒，然后采用集矿装置对颗粒矿物进行收集。在上述两个环节中，切屑尺寸是一个重要的参数。在切削过程中，切屑的大小与切削能耗密切相关，在集矿过程中，切屑的大小与集矿方法及集矿装置结构参数密切相关。现有的海底矿物切屑尺寸参数分布获取方法是人工筛选法，先把矿物用机械方法破碎，然后再用不同孔径的筛子去分选切屑，从而获得切屑尺寸的分布规律。
专利zl201620312555.4公布了一种建筑用的沙子分选装置，通过将进入分选箱的沙子打散后再筛选，提高了沙子和杂质的分选效果。该专利所述的分选装置不能实现沙子按尺寸大小自动分类。
目前，关于海底矿物切削过程研究和切屑尺寸分布规律研究是两个独立的环节，需要采用两套不同的实验装置，存在劳动强度大、工作效率低的缺点。为降低劳动强度、提高工作效率，有必要研制一种集海底矿物切削过程模拟及切屑自动分选于一体的实验装置。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、操作方便、工作效率高的海底矿物切削过程模拟及切屑自动分选装置。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种海底矿物切削过程模拟及切屑自动分选装置，包括切削过程模拟装置和切屑自动分选装置，切屑自动分选装置包括转盘、分选电机、切屑桶，所述转盘下表面与分选电机的输出轴固接，转盘上表面设有挡圈，切削过程模拟装置位于切屑自动分选装置正上方，切削过程模拟装置设有带缩口的出料口，所述出料口位于挡圈外侧且与转盘上表面留有空隙，所述转盘下部外侧设有切屑桶，切屑桶为上端开口的环形容器，切屑桶与转盘同心安装。
上述海底矿物切削过程模拟及切屑自动分选装置，所述切削过程模拟装置包括推杆、矿物桶、刀盘、切削电机、切削罩，所述矿物桶为水平放置、右端开口的圆柱桶，矿物桶内右端设有矿物，所述矿物桶内左端设有用于推动矿物的推杆，所述切削罩包裹在矿物桶右端，切削罩底部设有带缩口的出料口，切削电机位于矿物桶右侧，切削电机的输出轴穿过切削罩伸入到切削罩内，所述刀盘安装在切削电机的输出轴端部且面向矿物右端面。
上述海底矿物切削过程模拟及切屑自动分选装置，所述切屑桶内底部设有若干环形隔板，隔板将切屑桶分隔成若干隔间，隔板的高度从内侧到外侧依次减小。
上述海底矿物切削过程模拟及切屑自动分选装置，所述切屑桶内侧低外侧高，且内侧高度低于转盘，外侧高度高于转盘。
上述海底矿物切削过程模拟及切屑自动分选装置，所述切屑桶内侧直径小于转盘直径。
上述海底矿物切削过程模拟及切屑自动分选装置，所述转盘上表面外沿处为向下弯曲的圆弧面。
上述海底矿物切削过程模拟及切屑自动分选装置，所述空隙的最大值大于切屑的最大外形尺寸。
本发明的有益效果在于：
1、本发明将海底矿物切削过程模拟装置和切屑自动分选装置集于一体，不仅可以模拟矿物的切削过程，获取不同切削参数下的切屑，而且可以根据尺寸大小实时分选切削过程中产生的切屑，快速获取切屑尺寸的分布规律。
2、本发明在转盘上设置了挡圈，有利于切削过程中产生的切屑都落在转盘的同一半径的圆环上，确保了切屑的分选都处于同一起点；采用离心分选的方法实现了不同尺寸的切屑的自动分选。
3、本发明将转盘上表面的外沿设为向下弯曲的圆弧面，以利于切屑顺利地从转盘上甩出。
4、本发明的切屑桶中隔板的高度从内侧到外侧依次降低，有利于甩的较远的切屑顺利落入较远处的隔间；切屑桶外侧高于转盘，可以确保甩得较远的切屑不至于落到切屑桶的外部。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种海底矿物切削过程模拟及切屑自动分选装置，包括切削过程模拟装置和切屑自动分选装置。
所述切削过程模拟装置包括推杆1、矿物桶2、刀盘4、切削电机5、切削罩6，所述矿物桶2为水平放置、右端开口的圆柱桶，矿物桶2内右端设有矿物3，所述矿物桶2内左端设有用于推动矿物3的推杆1，所述切削罩6包裹在矿物桶2右端，切削罩6底部设有带缩口的出料口，切削电机5位于矿物桶2右侧，切削电机5的输出轴穿过切削罩6伸入到切削罩6内，所述刀盘4安装在切削电机5的输出轴端部且面向矿物3右端面。
所述切屑自动分选装置包括转盘7、分选电机8、切屑桶11，所述转盘7下表面与分选电机8的输出轴固接，转盘7上表面设有挡圈12，挡圈12有利于切削过程中产生的切屑9都落在转盘7的同一半径的圆环上，保证切屑9的分选都处于同一起点；转盘7上表面外沿处为向下弯曲的圆弧面，以利于切屑9顺利地从转盘7上甩出；切削过程模拟装置位于切屑自动分选装置正上方，切削过程模拟装置设有带缩口的出料口，所述出料口位于挡圈12外侧且与转盘7上表面留有空隙，空隙的最大值大于切屑9的最大外形尺寸，以确保切屑9能顺利从切削罩6中流出；所述转盘7下部外侧同心安装切屑桶11，切屑桶11为上端开口的环形容器，切屑桶11内侧直径小于转盘7直径，切屑桶11内侧低外侧高，且内侧高度低于转盘7，外侧高度高于转盘7，可以确保甩得较远的切屑9不至于落到切屑桶11的外部；所述切屑桶11内底部设有若干环形隔板10，隔板10将切屑桶11分隔成若干隔间，隔板10的高度从内侧到外侧依次减小，有利于甩的较远的切屑9顺利落入较远处的隔间；隔板10数量可以根据切屑分选等级需要增加或减少，每块隔板10可以沿切屑桶11径向移动。
本发明的工作原理为：开展切削过程模拟实验时，首先将矿物3转入矿物桶2，然后启动切削电机5，刀盘4在切削电机5驱动下产生旋转运动，再向右移动推杆1，矿物3在推杆1作用下沿着矿物桶2内壁向右移动，当矿物3和旋转的刀盘4接触后产生切削作用，矿物3在刀盘4切削下产生切屑9，改变推杆1的移动速度和刀盘4的旋转速度，可以模拟不同切削参数下矿物的切削过程，同时也会生产不同尺寸的切屑9；开展切屑自动分选实验时，首先启动分选电机8，转盘7在分选电机8驱动下产生旋转运动，当有矿物3的切屑9从挡圈12外侧落到转盘7上时，切屑9在离心力的作用下沿着转盘7外沿甩出，由于理想的海底矿切屑最大尺寸通常小于2cm，因此尺寸较大的切屑9甩的较远，尺寸较小的切屑9甩的较近，当切屑9的尺寸不一时，切屑9的甩出距离各不相同，最终落入切屑桶11中的不同隔间，从而实现切屑9按尺寸大小自动分选，当切屑的分选效果没有达到理想值时，可以通过调整隔板10在切屑桶11中的位置改变隔间的位置和大小，当需要细化切屑分选时，可以通过在切屑桶11中增加隔板10的数量将切屑桶11分成更多的隔间；开展切削过程和切屑自动分选实验时，首先将矿物3转入矿物桶2，然后启动切削电机5和分选电机8，刀盘4在切削电机5驱动下产生旋转运动，转盘7在分选电机8驱动下产生旋转运动，再向右移动推杆1，矿物3在推杆1作用下沿着矿物桶2内壁向右移动，当矿物3和旋转的刀盘4接触后产生切削作用，矿物3在刀盘4切削下产生切屑9，切屑9从切削罩6出口落到转盘7上，在离心力作用下，不同尺寸的切屑9的甩出的距离不一，尺寸较大的切屑9甩得远，在隔板10的作用下，不同尺寸的切屑9得到自动分选。分选结束后，不同尺寸范围的切屑9将落在切屑桶11的不同隔间。