本实用新型涉及一种模拟物料结拱的试验装置。
背景技术：
在料仓的使用中，经常会遇到料仓结拱现象，物料在结拱后不能流动，使整个系统缺料运行，造成生产事故，生产效率低下，甚至会出现重大的安全事故，是不被允许的。例如在筒仓卸粮过程中，粮食会在筒仓内出现结拱，导致本来应该由仓底承受的压力传递到仓壁，从而使仓体产生裂缝甚至更严重的破坏。料仓中物料结拱的原因主要为料仓设计不合理，不匹配物料本身的性质，一般料仓上不结构不是方形就是圆形，下部呈锥形（圆锥或是变截面），由于物料在自身重力、含水量、粒度分布、粘性、休止角与仓壁之间的摩擦系数等性质的综合影响下需要的锥面角度（半顶角）小于料仓涉及的锥体角度（半顶角），以及料仓出口过小，从而导致了料仓中物料的结拱。
因此，掌握物料结拱的具体情况对解决结拱问题具有十分重要的意义。对筒仓卸粮而言，要想掌握筒仓卸粮结拱的结构受力情况，就必须全面掌握应力应变分布情况。现有技术中主要是通过人工观测来大致判断筒仓内储料的流动特性，但人工观测由于人为因素的影响，不同人员观测的结构相差较大，且观测结果只能通过文字记录，无法建立起可供后期分析研究的模型；不便于系统地对物料形成结拱的运动状态进行分析和研究。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种模拟物料结拱的试验装置，能够对物料在下落时形成结拱的过程进行模拟和分析，以便于找到物料在形成结拱时的条件，从而规避条件避免物料结拱。
为实现上述目的，本实用新型中模拟物料结拱的试验装置采用如下技术方案：
模拟物料结拱的试验装置，包括作为装置主体的料仓，所述料仓包括筒体和多个分别与筒体安装适配以形成料仓的漏斗部，所述漏斗部上开设有供物料从筒体内落下的落料口，不同的漏斗部具有径向尺寸不同的落料口；模拟物料结拱的试验装置还包括用于获取在筒体中物料落料形成结拱时的相关数据的信息收集模块。
其有益效果在于：采用以料仓作为装置主体的试验装置来进行模拟物料结拱的试验，提高了物料在形成结拱时外界环境的仿真程度，料仓由筒体和设置在筒体底部的漏斗部组成，一个筒体同时适配有多个能够与该筒体安装适配的漏斗部，在漏斗部上开设有供料仓内的物料流出的落料口，不同的漏斗部具有不同尺寸的落料口，在技术人员进行模拟试验时，通过更换不同的漏斗部以对筒体内的物料形成不同的落料速度，因为一个柱状空间内的物料在下落时其中部直接可以通过落料口落下而流速较快，但环绕在中部以外的物料会受到斜面的导向作用而流速较慢，流速差使环绕在中部以外的物料受到压力而被压实，从而形成了结拱。当技术人员使用某一个漏斗部而形成结拱后，信息收集模块能够对形成结拱动态过程中的数据进行收集，以获得该尺寸的漏斗部形成结拱时的条件，从而在设计筒仓时可以规避掉形成结拱的因素，从而避免结拱；当技术人员使用某一个漏斗部而未形成结拱时，可以确定该尺寸的漏斗部不会产生结拱现象，从而丰富了试验数据的类型。
进一步的，所述信息收集模块包括贴设在料仓的内表面的传感器。
其有益效果在于：在料仓的内表面贴设有传感器，传感器能够对物料在流动过程中对料仓内壁的应力进行分析收集，以便于技术人员判断物料对料仓的施力情况，并且使用传感器的这种方法技术成熟，成本低。
进一步的，所述传感器贴设在筒体的内壁上和/或漏斗部的内表面上。
其有益效果在于：将传感器贴设在筒体内或是漏斗部的内表面上，或是同时贴设在筒体内和漏斗部内，技术人员通过更换传感器的贴设位置从而使传感器能够收集到更丰富的试验数据。
进一步的，所述信息收集模块还包括设置在料仓的外侧以对料仓内物料的流动过程进行探测的超声波探头。
其有益效果在于：在料仓的外侧设置有能够对物料的流动过程进行探测的超声波探头，能够对物料在流动过程中的某一时刻形成图像，并能够对物料的流动速度进行检测，在信息收集模块内引入超声波探测的环节，能够使技术人员收集到的数据更加全面，提高了试验的可靠性。
进一步的，所述筒体由透明材质制成，所述信息收集模块还包括用于拍摄透明的筒体内的物料流动过程的摄影机。
其有益效果在于：将筒体设置为透明的，摄影机能够透过透明的筒体对筒体内物料的流动情况进行拍摄，使其形成具体的图像信息，以便于技术人员对物料形成的结拱过程进行分析以形成一个可靠的试验数据模型。
进一步的，所述物料包括多种颜色的染色层，所述染色层沿料仓延伸方向依次排列在料仓内。
其有益效果在于：将物料分别染成多个颜色，并且在未试验之前沿着筒体的延伸方向在筒体内层叠设置，多种颜色的染色层在料仓内形成了不同的色块，技术人员更够更加直观地来观察物料的流动情况。
进一步的，模拟物料结拱的试验装置还包括用于破除结拱的破拱件，所述破拱件为设置在物料上方用于向下顶推物料的加载板。
其有益效果在于：试验装置中设置有对物料所形成的结拱进行破拱的破拱件，能够使试验完成后，物料能够顺畅地从料仓内流出。将破拱件设置为加载板，加载板能够与筒体的内壁导向配合而在筒体内上下运动，加载板在运动的过程中能够对物料产生一个向下的顶推力从而使物料受到扰动破除结拱。使用加载板结拱简单，技术成熟。
进一步的，所述筒体的内壁上贴设有用于增加物料与筒体的内壁之间摩擦力的透明纱网。
其有益效果在于：在筒体的内壁上贴设有透明纱网，透明纱网能够增加物料在流动时与料仓的内壁之间的摩擦力，使其模拟出物料与混凝土或是与钢板之间相互运动的摩擦力，使试验数据更加丰富。
进一步的，模拟物料结拱的试验装置还包括用于处理相关数据的数据分析组件。
其有益效果在于：在试验装置内引入了数据分析组件，能够实时对信息收集模块所获取的相关数据进行分析，提高了试验的效率并且提高了试验装置的集成程度。
附图说明
图1为本实用新型中模拟物料结拱的试验装置的结构示意图；
图2为本实用新型中模拟物料结拱的试验装置的俯视图；
图3为本实用新型中数据分析组件的结构示意图。
图中：1.料仓；2.筒体；3.漏斗部；4.传感器；5.透明纱网；6.落料口；7.加载板；8.小麦；81.染色一小麦；82.染色二小麦；83.染色三小麦；9.通信电缆；10.电缆插头；11.摄影机；12.超声波探头；13.参数检测记录箱；131.合页；132.显示器；133.顶盖；134.信号线插座；135.电源插座；136.控制按键；137.打印机。
具体实施方式
如图1至图3所示，为本实用新型中模拟物料结拱的试验装置的具体实施方式：模拟物料结拱的试验装置包括作为装置主体的料仓1，料仓1分为两部分，分别为上部的筒体2和与筒体2安装适配的漏斗部3，同一个筒体2同时适配有多个尺寸不同的漏斗部3，并且在漏斗部3上设置有供筒体2内的物料流出的落料口6，每个漏斗部3上的落料口6的尺寸都不相同，技术人员通过更换与筒体2安装适配的漏斗部3从而能过模拟出多种物料流动速度变化的环境，从而可以模拟物料在料仓1内形成结拱的流速条件，并且在试验装置中还包括对物料在流动过程中的相关数据进行收集获取的信息收集模块。
筒体2与漏斗部3的安装关系可以采用螺接或焊接的方式来保证筒体2与漏斗部3的连接强度。另外，信息收集模块所收集的信息包括物料对料仓1的内壁产生的应力及物料在流动过程中的流动状态及流动速度，为了实现对相关数据的收集，技术人员将料仓1的材料为透明玻璃，使技术人员能够透过料仓1来观察料仓1内物料的流动情况。在料仓1的外侧设置有对料仓1内的物料的运动情况进行拍摄的摄影机11，可以优选为高速摄影机。除了对物料的运动情况进行拍摄外，模拟物料结拱的试验装置还包括能够对物料对料仓1的内表面所产生的应力进行分析的应力分析组件，在应力分析组件中包括贴设在料仓1的内表面以获取物料对料仓1的内表面产生的摩擦力的传感器4。通过摄影机11的拍摄再加上应力分析组件，能够得到完整的试验数据已建立可靠性高的数据模型。并且在料仓1的外侧设置有对料仓1内的小麦8运动进行测速及记录某一时刻物料的运动状态的超声波探头12，超声波探头12与摄影机11的探测方向的延伸线垂直设置，使超声波探头12与摄影机11相邻设置。
应力分许组件包括多个传感器4，在筒体2内均匀贴设有四个传感器4。而在漏斗部3的漏斗内表面上贴设有三个传感器4，漏斗部3中的传感器4之间的夹角成120°。
在筒体2上贴设有透明纱网5，透明纱网5能够与物料配合，模拟出物料与钢筋混凝土或钢板之间的摩擦运动，以提高试验数据的范围和种类。
在料仓1内填充的物料为小麦8，小麦8能够提高试验的仿真程度，提高实验数据的可靠性。小麦8包括染成多种颜色的小麦，在料仓1内依次排列形成不同颜色的染色层。其中，填充的物料有染色一小麦81、染色二小麦82和染色三小麦83，不同颜色的小麦8在料仓1内形成了层次分明的色块，当料仓1内的小麦8运动时，不同颜色的小麦8能够较为清晰地显示出小麦8的运动轨迹。
为了保证在试验完成后，能够使物料顺利从料仓1内落料，在试验装置内还设置有用于破除结拱的破拱件，在本实施例中采用设置在料仓1内的小麦8的顶部的加载板7，加载板7能够推动小麦8向下运动，使小麦8通过开设在料仓1底部的落料口6落下。
在模拟物料结拱的试验装置中还设置还有与摄影机11、超声波探头12及传感器4连接的数据分析组件，数据分析组件能够即时处理相关数据以提高试验的效率。数据分析组件包括作为主体的参数检测记录箱13，在参数检测记录箱13上集成设置有显示器132，显示器132设置在顶盖133上，而顶盖133通过合页131与参数检测记录箱13连接，在参数检测记录箱13的面板上还设置有控制按键136及打印机137，另外，与传感器4连接的通信电缆9通过电缆插头10与设置在参数检测记录箱13上的信号线插座134连接，在参数检测记录箱13的面板上还设置有电源插座135。
当技术人员使用本实用新型中的模拟物料结拱的试验装置时，先选择某一个漏斗部3，然后将漏斗部3与筒体2可拆连接以形成料仓1，然后将摄影机11和超声波探头12架设在料仓1的外侧，并在料仓1的筒体2和漏斗部3内贴设好传感器4后，向料仓1内填充不同颜色的小麦8，使小麦8在透明的料仓1内沿着料仓的延伸方向层层叠设，使小麦8形成供人直接观测的不同的色块，然后再对分别贴设在筒体2和漏斗部3内的传感器4进行校准，此时填充在料仓1内的小麦8没有对传感器4产生影响，然后打开设置在漏斗部3底部的落料口6，使小麦8从料仓1内向外流出，因为料仓1的结构使小麦8因为流速的原因在落料口6上方形成结拱（如图中圆弧面所示）。
在小麦8运动的过程中，传感器4能够记录下小麦8与筒体2及漏斗部3的应力变化，而摄影机11能够记录下小麦8的运动轨迹，超声波探头12能够对小麦8的运动速度进行监控并记录，与摄影机11、超声波探头12及传感器4连接的参数检测记录箱13能够即时对数据进行处理，以提高实验的效率，通过数据分析能够得到对于该尺寸的落料口6形成结拱的条件的相关数据，从而可以在后期筒仓的设计过程中来规避掉形成结拱的条件，保证物料不会形成结拱而能够顺利落下；若使用该尺寸的落料口没有形成结拱，技术人员可以确定该尺寸的落料口不会形成结拱。
在完成一个漏斗部3的试验后，技术人员使用加载板7来对已经形成结拱而难以下落的物料产生一个扰动力，使结拱塌陷而从落料口6落下，使料仓1内没有存在物料，便于技术人员更换漏斗部3以进行下个模拟试验。
在其他实施例中，信息收集模块的组成还可以替换为其他形式：例如仅在信息收集模块内设置有对物料的运动进行拍摄的摄影机、或仅在信息收集模块内设置有对物料的运动速度及某一时刻的运动轨迹进行探测的超声波探头、或仅在信息收集模块内设置收集应力的传感器，或是任取上述三种方案中的任意两种进行组合。
在其他实施例中，传感器的设置方式还可以替换为其他结构：技术人员可以根据需要来随意调整传感器的贴设位置，例如仅在筒体的内壁上贴设传感器或仅在漏斗部的内表面上贴设传感器。
在其他实施例中，物料的布置方式还可以替换为其他形式：例如将物料采用统一的颜色设置在料仓内，而不再进行染色。
在其他实施例中，破拱件还可以替换为其他形式：例如在料仓内设置有对物料进行喷射的喷枪，喷枪所产生的压力将堆积的物料进行破拱，比较环保。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的实用新型目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡是在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。