本發(fā)明涉及一種測量筒倉內(nèi)散體物料對筒倉底部不均勻壓力、倉壁側(cè)向壓力和摩擦力分布規(guī)律的方法和裝置，用于散體物料壓力理論的基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用研究。

背景技術(shù)：

散體物料具有復(fù)雜的力學(xué)特性，其內(nèi)部壓力場分布受多種因素影響，如堆料高度，內(nèi)摩擦角，摩擦系數(shù)等。目前大多儲料壓力的研究工作集中在儲料側(cè)壓力方面，對其底部及側(cè)壁摩擦力研究較少?，F(xiàn)有的散體物料壓力理論對散糧底部壓力場的分布及其變化規(guī)律理論尚不完善。現(xiàn)有規(guī)范雖然給出了不同儲料形式的底部壓力計(jì)算方法，但僅適用于工程需要，仍無法真實(shí)的揭露其底部壓力分布情況，直接測量側(cè)壁摩擦力的技術(shù)和方法更是沒有。如何準(zhǔn)確、方便的發(fā)現(xiàn)散體底部壓力場以及側(cè)壁摩阻力分布規(guī)律是現(xiàn)有研究的關(guān)鍵和難點(diǎn)。本發(fā)明基于力的平衡分析、非電量測量技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)提供了一種測量筒倉內(nèi)散體物料底部不均勻壓力、側(cè)壁水平壓力及側(cè)壁摩擦力分布的試驗(yàn)方法和裝置，旨在探明散體物料內(nèi)部壓力場分布規(guī)律，以及側(cè)壁摩擦力的變化趨勢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供了一種可以直接測量筒倉內(nèi)散體物料底部不均勻壓力場分布，側(cè)壁水平壓力以及不同高度側(cè)壁摩擦力的試驗(yàn)方法和裝置，并利用自主開發(fā)的程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和分析。

所述試驗(yàn)裝置倉底板分割為若干同心圓盤和圓環(huán)，并與筒壁分離。分離間隙應(yīng)確保倉底板可上下自由移動(dòng)且倉內(nèi)散料不得嵌入）。中心圓盤和每個(gè)圓環(huán)下方設(shè)置壓力傳感系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)測量記錄倉底部不同位置的壓力，分析底部壓力場的分布規(guī)律。

所述試驗(yàn)裝置倉筒壁設(shè)計(jì)為相互分離的上中下三段，其中中段筒壁為測量單元環(huán)。中筒和下筒壁分別設(shè)置稱重式傳感器，可測量各段筒壁承受物料的摩擦力。同時(shí)，中段測量單元環(huán)在其內(nèi)環(huán)均勻鑲嵌三個(gè)微型壓力盒，可直接測量物料對筒壁的法向壓力。

所述試驗(yàn)裝置底部依靠中心螺旋絲杠實(shí)現(xiàn)自由升降，且配備保證升降平穩(wěn)機(jī)械裝置。

散體物料對筒倉底部不均勻壓力、側(cè)向壓力及側(cè)壁摩擦力分布規(guī)律測量的試驗(yàn)方法和裝置，其特征在于，至少包括以下內(nèi)容和步驟：

試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛡}底板分割且與筒壁分離的思想和方法,可以實(shí)時(shí)測量記錄倉底部不同位置的壓力，并直接測量散體儲料對筒壁摩擦力的技術(shù)和方法。

上下筒壁之間增設(shè)微型測量單元環(huán)的思想和方法，測量單元環(huán)設(shè)置壓力傳感器測量筒倉任一位置摩擦力的思路和方法，以及測量單元環(huán)內(nèi)部鑲嵌微型壓力盒測量散體物料水平壓力的技術(shù)和方法。

附圖說明

圖1散體物料壓力及側(cè)壁摩擦力測量試驗(yàn)裝置示意圖

圖2裝置可視化操作界面

附圖中：為上段筒壁；為中段微測量單元環(huán)；為下段筒壁；為底板（三部分組成：上部為不同直徑的同心圓環(huán)，下部為整體支撐平臺，中間為稱重傳感器）；為散體物料；為中段微測量單元環(huán)稱重傳感器；為下段筒壁稱重傳感器；為升降螺桿；為平衡支撐調(diào)節(jié)桿。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明專利可以測量多種散體物料內(nèi)部壓力場和側(cè)壁摩擦力。現(xiàn)以小麥為例，對本發(fā)明具體實(shí)施方式做詳細(xì)介紹：

試驗(yàn)方案一：

步驟1：利用砝碼及試驗(yàn)裝置自帶的標(biāo)定模塊對各壓力傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，同時(shí)確定裝置的升降系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正常運(yùn)行；

步驟2：將底板移動(dòng)至下筒底部，將試驗(yàn)裝置的各傳感器讀數(shù)清零；

步驟3：每次裝糧高度可根據(jù)試驗(yàn)精度要求設(shè)置，一般為總裝糧高度h的1/10到1/20，達(dá)到預(yù)期裝糧數(shù)量后使用刮板對倉內(nèi)糧食進(jìn)行平糧，并利用倉壁上的標(biāo)尺檢查糧面平整度，同時(shí)測量并記錄糧堆高度，記錄下裝糧的重量，靜置1~2分鐘，記錄中筒各壓力傳感器、下筒各壓力傳感器、各托盤壓力傳感器，以及底板位移傳感器等各傳感器的讀數(shù)；

步驟4：重復(fù)步驟3，當(dāng)達(dá)到預(yù)期總裝糧高度h，完成各項(xiàng)測試，試驗(yàn)結(jié)束。

該試驗(yàn)方案可得下列成果：

1）通過每次定容量（或定重量）裝料，可以通過測量儲料重量（或體積）和在倉內(nèi)的體積（或重量），可得出儲料不同深度處的容重和密度；

2）根據(jù)倉壁摩阻力的累計(jì)增加，可算出每層糧食在相應(yīng)深度處的摩阻力，得出摩阻力分布；

3）隨著裝糧高度的增加，倉壁總摩阻力增加，可分析出總摩阻力的變化規(guī)律，列出不同裝糧高度時(shí)總摩阻力的變化曲線，進(jìn)而分析出深倉效應(yīng)；

4）通過每次定容量裝料，可以通過倉底不同圓盤的測力值和承力面積，得到不同裝糧高度下倉底壓力的不均勻分布。

試驗(yàn)方案二：

步驟1：同試驗(yàn)方案一；

步驟2：將筒倉底板升至筒壁中段測量單元環(huán)最低處，將試驗(yàn)裝置的各傳感器讀數(shù)清零；

步驟3：對筒倉進(jìn)行裝糧，記錄下裝糧的重量。達(dá)到預(yù)期裝糧數(shù)量后使用刮板對倉內(nèi)糧食進(jìn)行平糧，并利用倉壁上的標(biāo)尺檢查糧面平整度，同時(shí)測量并記錄糧堆高度。靜置1~3分鐘，其間多次記錄試驗(yàn)初始狀態(tài)的各傳感器的讀數(shù)，包括中筒壓力傳感器、下筒壓力傳感器、底板托盤壓力傳感器以及托盤位移傳感器；

步驟4：底板通過升降螺桿逐級緩慢下降，每次緩慢下降總裝糧高度的1/10或1/20，隨著底板下行，通過下筒傳感器可測試倉壁總摩阻力的數(shù)值變化；直到糧堆表面與中間測量圓環(huán)筒壁上沿平齊；

步驟5：重復(fù)步驟4，直至托盤下降到下筒最低處，完成試驗(yàn)。

該試驗(yàn)方案可得下列成果：

1）側(cè)壁壓力沿倉壁的分布規(guī)律；

2）側(cè)壁摩阻力沿倉壁的分布規(guī)律；

3）底板下移時(shí)，分析摩擦充分調(diào)動(dòng)下，倉壁摩阻力和倉底壓力之間的動(dòng)態(tài)微調(diào)。

以上以小麥為例給出了底板下降試驗(yàn)方案的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明不局限于小麥以及所描述的實(shí)施方式。本發(fā)明可以測量多種散體物料的內(nèi)部壓力場和散體對側(cè)壁的摩擦力，同時(shí)試驗(yàn)方案也包含底板的下降、上升和靜止等多種形式。本發(fā)明的基本思想在于上述基本方案,對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言,依據(jù)本發(fā)明的思路,設(shè)計(jì)出各種形式的儲料類型、大小、材質(zhì)等并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。