專利名稱：一種糧食專用直剪儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測試糧食散粒體內(nèi)摩擦角的直剪儀裝置。
背景技術(shù)：
直剪儀是測定散粒體內(nèi)摩擦角應(yīng)用最為普遍的一種測試儀器，已經(jīng)在巖土工程、 化工、冶金、采礦等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而直剪儀的研制要考慮不同散粒體特性、粒徑大 小和試樣復雜環(huán)境等因素，具有很強的針對性。糧食作為一種特殊的散粒體，具有不同于巖 土體的特點，其試樣原始條件和顆粒粒徑與巖土體存在明顯的差異，主要表現(xiàn)在一是利用 直剪儀測試糧食的內(nèi)摩擦角的目的在于直接獲得該參數(shù)值，無需考慮其抗剪強度；二是糧 食顆粒粒徑分散性很小，無需考慮顆粒級配及均勻性等問題。所以不能將測定巖土體的直 剪儀直接用于糧食散粒體，同時目前還沒有專門適用測定糧食物料內(nèi)摩擦角的直剪儀，因 此有必要進行糧食專用直剪儀的研制。
發(fā)明內(nèi)容為了得到糧食直剪試驗的應(yīng)力條件、適用不同糧食品種的剪切速率和剪切位移， 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠滿足糧食直剪試驗條件的、測試糧食內(nèi)摩 擦角的專用直剪儀。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種糧食專用直剪儀，包括底 座(1)、水平滾珠導軌O)、下剪切盒C3)和上剪切盒G)，其特征在于還包括垂直壓力傳 感器(5)、伺服電機(6)、水平推動器(7)、水平壓力傳感器(8)、位移傳感器(9)和杠桿裝 置(10)；豎向力通過垂直壓力傳感器(5)傳遞給上剪切盒⑷；水平推力由伺服電機(6) 提供，通過水平推動器(7)施加，并由水平壓力傳感器(8)測得；位移傳感器(9)與下剪 切盒(3)連接在一起。根據(jù)糧食物料粒徑范圍(3 8mm)，采用剪切盒內(nèi)徑為100mm，凈高 IOOmm ；垂直加載系統(tǒng)中的垂直荷載通過1 12的杠桿施加；力的量程采用壓力傳感器，量 程為2kN，精度IN ；水平推力通過伺服電機實現(xiàn)，保證了直剪試驗的精準度；連接下剪切盒 布置水平位移傳感器，實現(xiàn)剪切位移量測，利用剪切面積的減小值計算垂直應(yīng)力的實際值; 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過伺服電機的可編程控制器把力傳感器、位移傳感器和剪切速率的數(shù)采和 控制部分統(tǒng)一起來，并通過人機界面交互操作；利用伺服電機實現(xiàn)水平剪切速率的無級變 速；利用伺服電機的可編程控制器實現(xiàn)了試驗結(jié)果的直接輸出。通過上述技術(shù)方案能夠?qū)?現(xiàn)糧食內(nèi)摩擦角的測試。本實用新型的特征在于利用壓力傳感器實現(xiàn)垂直壓力和水平剪切力的量測。利用 垂直壓力傳感器能夠準確量程每級荷載實時值，利用水平壓力傳感器及峰值保持功能實 現(xiàn)直剪試驗破環(huán)時水平推力的準確量測，保證了試驗的準確性。本實用新型的特征在于實現(xiàn)了剪切位移量測的功能。由于糧食直剪試驗沒有現(xiàn)成 操作規(guī)程和試驗指標可循，針對不同糧食品種如何確定可行的剪切位移范圍，就需要利用 位移傳感器進行實時量測，并通過多次試驗確定。[0007]本實用新型的特征在于實現(xiàn)了水平剪切速率的無極變速。由于糧食直剪試驗沒有 現(xiàn)成操作規(guī)程和試驗指標可循，針對不同糧食品種如何確定適合的水平剪切速率，就需要 進行不同速率的直剪試驗，以確定適合的剪切速率。本實用新型的特征在于實現(xiàn)糧食內(nèi)摩擦角測試結(jié)果的直接輸出。根據(jù)摩爾-庫侖 強度理論，利用伺服電機的可編程控制器對試驗破壞時刻測得的垂直壓力和水平壓力進行 計算，得到糧食內(nèi)摩擦角的直接輸出。本實用新型的有益效果是，在沒有現(xiàn)成的糧食直剪試驗操作規(guī)程和試驗技術(shù)指標 可循的情況下，充分結(jié)合了糧食散粒體特性，研究確定了適用于不同糧食品種的試驗條件 和方法，并以此進行直剪儀的設(shè)計研制，提供了一種能夠進行內(nèi)摩擦角及對倉壁摩擦系數(shù) 測試的糧食專用直剪儀，為糧食參數(shù)的測試研究提供了試驗儀器。

圖1是本實用新型的糧食專用直剪儀主視圖。圖2是圖1的左視圖。圖3是本實用新型的糧食專用直剪儀平視圖。
具體實施方式
下面結(jié)構(gòu)附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖1所示，本實用新型的糧食專用直剪儀，包括底座1、水平滾珠導軌2、下剪切 盒3、上剪切盒4、垂直壓力傳感器5、伺服電機6、水平推動器7、水平壓力傳感器8、位移傳 感器9、杠桿裝置10組成。試驗時，糧食試樣轉(zhuǎn)入剪切盒內(nèi)，固定垂直壓力傳感器5和垂直壓力傳力桿11，同 時調(diào)節(jié)水平端調(diào)節(jié)裝置12以固定水平壓力傳感器8，啟動水平和垂直壓力傳感器采集儀和 位移傳感器采集儀并清零，通過人機交互界面設(shè)定水平剪切速率，施加垂直壓力，讀取垂直 壓力傳感器數(shù)值。開始剪切試驗，破壞時記錄水平壓力傳感器數(shù)值、位移傳感器數(shù)值。重復 上述步驟進行4次試驗，可以測得糧食內(nèi)摩擦角大小。本實用新型的糧食專用直剪儀，把下剪切盒3的試樣換成混凝土或鋼板，可以測 量糧食對混凝土或鋼板表面的摩擦系數(shù)。
權(quán)利要求1.一種糧食專用直剪儀，包括底座(1)、水平滾珠導軌O)、下剪切盒C3)和上剪切盒 G)，其特征在于還包括垂直壓力傳感器(5)、伺服電機(6)、水平推動器(7)、水平壓力傳 感器(8)、位移傳感器(9)和杠桿裝置(10)；豎向力通過垂直壓力傳感器( 傳遞給上剪切 盒；水平推力由伺服電機(6)提供，通過水平推動器(7)施加，并由水平壓力傳感器(8) 測得；位移傳感器(9)與下剪切盒C3)連接在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的糧食專用直剪儀，其特征是下剪切盒(3)和上剪切盒(4)形 狀采用圓形、內(nèi)徑100mm，凈高100mm。
專利摘要本實用新型公開了一種測試糧食內(nèi)摩擦角的專用直剪儀，包括底座、水平滾珠導軌、下剪切盒、上剪切盒、垂直壓力傳感器、伺服電機、水平推動器、水平壓力傳感器、位移傳感器、杠桿裝置和控制部分組成。研究適用于不同糧食品種的直剪試驗條件，并以此進行直剪儀的設(shè)計，在下剪切盒處連接位移傳感器，利用伺服電機提供推力并實現(xiàn)剪切速率的無級變速，并利用伺服電機的可編程控制器實現(xiàn)結(jié)果直接輸出，提供了一種能夠進行內(nèi)摩擦角及對倉壁摩擦系數(shù)測試的糧食專用直剪儀，為糧食參數(shù)的測試研究提供了試驗儀器。
文檔編號G01N19/02GK201859105SQ20092026957
公開日2011年6月8日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者吳劍峰, 孫月梅, 張華 , 張昊, 王麗坤, 王錄民, 蘇偉, 許啟鏗, 陳宏偉 申請人:河南工業(yè)大學