专利名称：一种粮食专用直剪仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试粮食散粒体内摩擦角的直剪仪装置。
背景技术：
直剪仪是测定散粒体内摩擦角应用最为普遍的一种测试仪器，已经在岩土工程、 化工、冶金、采矿等领域得到广泛应用。然而直剪仪的研制要考虑不同散粒体特性、粒径大 小和试样复杂环境等因素，具有很强的针对性。粮食作为一种特殊的散粒体，具有不同于岩 土体的特点，其试样原始条件和颗粒粒径与岩土体存在明显的差异，主要表现在一是利用 直剪仪测试粮食的内摩擦角的目的在于直接获得该参数值，无需考虑其抗剪强度；二是粮 食颗粒粒径分散性很小，无需考虑颗粒级配及均勻性等问题。所以不能将测定岩土体的直 剪仪直接用于粮食散粒体，同时目前还没有专门适用测定粮食物料内摩擦角的直剪仪，因 此有必要进行粮食专用直剪仪的研制。
发明内容为了得到粮食直剪试验的应力条件、适用不同粮食品种的剪切速率和剪切位移， 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够满足粮食直剪试验条件的、测试粮食内摩 擦角的专用直剪仪。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种粮食专用直剪仪，包括底 座(1)、水平滚珠导轨O)、下剪切盒C3)和上剪切盒G)，其特征在于还包括垂直压力传 感器(5)、伺服电机(6)、水平推动器(7)、水平压力传感器(8)、位移传感器(9)和杠杆装 置(10)；竖向力通过垂直压力传感器(5)传递给上剪切盒⑷；水平推力由伺服电机(6) 提供，通过水平推动器(7)施加，并由水平压力传感器(8)测得；位移传感器(9)与下剪 切盒(3)连接在一起。根据粮食物料粒径范围(3 8mm)，采用剪切盒内径为100mm，净高 IOOmm ；垂直加载系统中的垂直荷载通过1 12的杠杆施加；力的量程采用压力传感器，量 程为2kN，精度IN ；水平推力通过伺服电机实现，保证了直剪试验的精准度；连接下剪切盒 布置水平位移传感器，实现剪切位移量测，利用剪切面积的减小值计算垂直应力的实际值; 数据采集系统通过伺服电机的可编程控制器把力传感器、位移传感器和剪切速率的数采和 控制部分统一起来，并通过人机界面交互操作；利用伺服电机实现水平剪切速率的无级变 速；利用伺服电机的可编程控制器实现了试验结果的直接输出。通过上述技术方案能够实 现粮食内摩擦角的测试。本实用新型的特征在于利用压力传感器实现垂直压力和水平剪切力的量测。利用 垂直压力传感器能够准确量程每级荷载实时值，利用水平压力传感器及峰值保持功能实 现直剪试验破环时水平推力的准确量测，保证了试验的准确性。本实用新型的特征在于实现了剪切位移量测的功能。由于粮食直剪试验没有现成 操作规程和试验指标可循，针对不同粮食品种如何确定可行的剪切位移范围，就需要利用 位移传感器进行实时量测，并通过多次试验确定。[0007]本实用新型的特征在于实现了水平剪切速率的无极变速。由于粮食直剪试验没有 现成操作规程和试验指标可循，针对不同粮食品种如何确定适合的水平剪切速率，就需要 进行不同速率的直剪试验，以确定适合的剪切速率。本实用新型的特征在于实现粮食内摩擦角测试结果的直接输出。根据摩尔-库仑 强度理论，利用伺服电机的可编程控制器对试验破坏时刻测得的垂直压力和水平压力进行 计算，得到粮食内摩擦角的直接输出。本实用新型的有益效果是，在没有现成的粮食直剪试验操作规程和试验技术指标 可循的情况下，充分结合了粮食散粒体特性，研究确定了适用于不同粮食品种的试验条件 和方法，并以此进行直剪仪的设计研制，提供了一种能够进行内摩擦角及对仓壁摩擦系数 测试的粮食专用直剪仪，为粮食参数的测试研究提供了试验仪器。
图1是本实用新型的粮食专用直剪仪主视图。图2是图1的左视图。图3是本实用新型的粮食专用直剪仪平视图。
具体实施方式
下面结构附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。如图1所示，本实用新型的粮食专用直剪仪，包括底座1、水平滚珠导轨2、下剪切 盒3、上剪切盒4、垂直压力传感器5、伺服电机6、水平推动器7、水平压力传感器8、位移传 感器9、杠杆装置10组成。试验时，粮食试样转入剪切盒内，固定垂直压力传感器5和垂直压力传力杆11，同 时调节水平端调节装置12以固定水平压力传感器8，启动水平和垂直压力传感器采集仪和 位移传感器采集仪并清零，通过人机交互界面设定水平剪切速率，施加垂直压力，读取垂直 压力传感器数值。开始剪切试验，破坏时记录水平压力传感器数值、位移传感器数值。重复 上述步骤进行4次试验，可以测得粮食内摩擦角大小。本实用新型的粮食专用直剪仪，把下剪切盒3的试样换成混凝土或钢板，可以测 量粮食对混凝土或钢板表面的摩擦系数。
权利要求1.一种粮食专用直剪仪，包括底座(1)、水平滚珠导轨O)、下剪切盒C3)和上剪切盒 G)，其特征在于还包括垂直压力传感器(5)、伺服电机(6)、水平推动器(7)、水平压力传 感器(8)、位移传感器(9)和杠杆装置(10)；竖向力通过垂直压力传感器( 传递给上剪切 盒；水平推力由伺服电机(6)提供，通过水平推动器(7)施加，并由水平压力传感器(8) 测得；位移传感器(9)与下剪切盒C3)连接在一起。
2.如权利要求1所述的粮食专用直剪仪，其特征是下剪切盒(3)和上剪切盒(4)形 状采用圆形、内径100mm，净高100mm。
专利摘要本实用新型公开了一种测试粮食内摩擦角的专用直剪仪，包括底座、水平滚珠导轨、下剪切盒、上剪切盒、垂直压力传感器、伺服电机、水平推动器、水平压力传感器、位移传感器、杠杆装置和控制部分组成。研究适用于不同粮食品种的直剪试验条件，并以此进行直剪仪的设计，在下剪切盒处连接位移传感器，利用伺服电机提供推力并实现剪切速率的无级变速，并利用伺服电机的可编程控制器实现结果直接输出，提供了一种能够进行内摩擦角及对仓壁摩擦系数测试的粮食专用直剪仪，为粮食参数的测试研究提供了试验仪器。
文档编号G01N19/02GK201859105SQ20092026957
公开日2011年6月8日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者吴剑峰, 孙月梅, 张华 , 张昊, 王丽坤, 王录民, 苏伟, 许启铿, 陈宏伟 申请人:河南工业大学