一种陶瓷球抗冲击破碎率试验机和试验方法与流程

本发明涉及陶瓷球抗冲击领域，尤其涉及一种陶瓷球抗冲击破碎率试验机和试验方法。

背景技术：

虽然陶瓷材料的众多优点是其他材料所不能比拟的，但是它的致命弱点也很明显，那就是它的脆性，陶瓷材料的脆性在很大程度上影响了材料性能的可靠性和一致性，这些特点同样也会出现在耐磨陶瓷球上，脆性是导致研磨体破碎的主要因素，水泥粉磨用陶瓷球因其使用环境及工况相对苛刻，导致普通陶瓷材料是不能够胜任的。

为保证陶瓷球性能能够满足水泥粉磨工况条件，就必须寻找一种特殊的耐磨陶瓷产品，目前没有检测陶瓷球研磨体破碎率的设备，用户一般都是在装磨前的数量与磨粉后的数量对比进行计算破碎率，实验周期长，大约40-60天，不能提前判断陶瓷球的质量，因此，检测评价陶瓷球的质量提前预估出陶瓷球的破碎率指标，指导客户生产和使用，成为陶瓷球行业和水泥行业的共同需要解决的难题之一。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种陶瓷球抗冲击破碎率试验机和试验方法。

根据本发明的一个方面，提供一种陶瓷球抗冲击破碎率试验机，包括：

选球器；

设于所述选球器上的进球口、出球口；

位于选球器下方的碰撞池，陶瓷球由出球口落入碰撞池；

传送组件，其作用在于承接来自碰撞池的陶瓷球，所述传送组件一端靠近选球器，按照指令将陶瓷球向选球器方向转移或将陶瓷球向选球器的反方向转移；

所述传送组件设有筛选装置，所述筛选装置位于承接陶瓷球的落点与选球器之间用于筛除最小粒径小于预设值的陶瓷球。

进一步的，所述传送组件包括下传输装置、上传输装置和提升传输装置，所述提升传输装置设置有设有传输带及配置于传输带上的提升斗；

设于所述提升传输装置的入球口、送球口，

下传输装置，其作用在于承接来自碰撞池的陶瓷球，并将陶瓷球转移至入球口，所述陶瓷球经由入球口进入提升斗；

上传输装置，所述上传输装置的一端伸入送球口，其作用在于承接来自出提升斗的陶瓷球，将陶瓷球输送至进球口。

进一步的，所述陶瓷球的落点位于下传输装置的中部，所述下传输装置可以将陶瓷球向正方向或反方向传输，所述下传输装置的一端设置有提升传输装置，所述提升传输装置用于将陶瓷球传输至上传输装置，上传输装置7将陶瓷球传输至选球器。

进一步的，所述筛选装置位于下传输装置与提升传输装置之间，或者所述筛选装置位于提升传输装置与下传输装置之间；

所述筛选装置包括传输通道，所述传输通道包括由若干条金属长方条组成的筛板，所述筛板的一端连接进球区，所述进球区用于承接来自下传输装置的陶瓷球，所述筛板的另一端连接出球区，所述出球区用于将陶瓷球送入入球口。

进一步的，与传输带连接的底板，所述底板上相对设置侧板；

所述侧板的一端通过接球板连接，所述侧板的另一端通过导球板连接；

所述底板、侧板、接球板、导球板围成一储球空间，所述接球板与底板之间的夹角为60-85°，所述导球板与底板之间的夹角不小于140°。

进一步的，所述选球器包括选球底盘，所述选球底盘上设置用于承接陶瓷球的容器及驱动容器旋转的动力机构；

所述选球底盘上设置选球孔，所述容器旋转使进球口与选球孔重合，陶瓷球经过进球口、选球孔落入碰撞池。

进一步的，所述选球底盘与碰撞池之间设置陶瓷球加速机构，所述陶瓷球加速机构包括中空封闭式的圆盘，所述圆盘内设置转盘，所述转盘的中心与出球口连通，所述转盘通过电机控制进行匀速转动；

所述转盘上设置有若干条加速通道，所述圆盘相对位于碰撞池的正上方设置陶瓷球出口，所述陶瓷球到达陶瓷球出口时，线速度及加速度的方向均竖直向下。

进一步的，还包括控制系统，所述选球器、传送组件与控制系统信号连接。

进一步的，所述控制系统配置有触摸屏控操作面板，变频器、编码器、plc主机、扩展单元、模拟输入单元、变压器、滤波器，可直接编程输入参数，控制陶瓷球传输速度和/或进球速度和/或撞击速度，进球速度指的是陶瓷球由选球器进入碰撞池的速度。

根据本发明的一个方面，提供一种陶瓷球抗冲击破碎率试验方法，包括以下步骤，

包括以下步骤，

选取若干陶瓷球装满碰撞池，并称重，记做m0；

选取若干陶瓷球装入选球器，并称重，记做m1；

将选球器内的陶瓷球循环送入碰撞池，使选球器每分钟的送球速度为1±0.05kg/min，控制陶瓷球8.90±0.05m/s的速度竖直落向碰撞池；

收集未损坏的陶瓷球称重，记做m2，陶瓷球损坏包括以下几种情况：研磨球的表面上剥落层尺寸大于研磨体直径的50％，或者研磨球质量损失率大于20％，或者研磨球沿中部断裂；

陶瓷器球撞击时长为t，根据m0、m1、m2、t计算陶瓷球的陶瓷球的破碎率。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

1、本发明可在客户购买陶瓷研磨体前进行陶瓷研磨体的破碎率检测，可以提前对陶瓷研磨体进行破碎率评价，也可以提前预估出陶瓷研磨体的破碎率指标，指导客户生产和使用，促进陶瓷球行业向高强度、高耐磨性、高冲击韧性方面发展，推动陶瓷研磨体行业和水泥行业的共同进步。

2、本发明所述传送组件包括下传输装置、上传输装置和提升传输装置，使得整个试验过程能够实现全程自动化，中间无需人员操作。可操作性比较强。。

3、本发明转盘设置有若干条加速通道，可在任意高度使得陶瓷球抛出时以任意速度下落。

4、本发明提升斗的底板、侧板、接球板、导球板围成一储球空间，所述接球板与底板之间的夹角为60-85°，所述导球板与底板之间的夹角不小于140°，60-85度角可保证陶瓷球落入提升斗时顺利把陶瓷球接住，顶端夹角不小于140°度翻转时，能够把陶瓷球顺利倒出；两个提升斗之间的底部又是有空隙的，可保证在翻转时相互不会造成陶瓷球的挤压碰撞

5、本发明陶瓷球抗冲击破碎率试验方法，模拟陶瓷球在球磨机中最苛刻的冲击过程，即把陶瓷球连续的从一定高度自由落体抛下，撞击到碰撞板上重复数次，冲击疲劳失效(陶瓷球破碎)的次数反映了陶瓷球在该种情况下的冲击疲劳寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图一。

图2为本发明的结构示意图二。

图3为本发明控制系统模块示意图。

图4为本发明控制系统控制示意图。

图5为本发明陶瓷球加速机构的结构示意图。

图6为本发明下传输装置的结构示意图。

图7为本发明筛选装置结构示意图。

图8为本发明提升传输装置结构示意图。

图9为提升斗的结构示意图。

图10为选球器的结构示意图。

附图中所示标号：1-控制系统；2-陶瓷球加速机构；21-碰撞池；22-圆盘；23-转盘；24-加速通道；25-出口；26-电机；27-进球口；3-出球口；4-下传输装置；5-筛选装置；51-筛板；52-进球区；53-出球区；6-提升传输装置；7-上传输装置；8-选球器；81-选球底盘；82-容器；83-动力机构；84-选球孔；9-提升斗；91-侧板；92-接球板；93-导球板；10-陶瓷球。

具体实施方式

本实施例提供一种陶瓷球抗冲击破碎率试验机，包括：

选球器8，设于所述选球器8上的进球口27、出球口3，位于选球器8下方的碰撞池21，陶瓷球10由出球口3落入碰撞池21；所述选球器8包括选球底盘81，所述选球底盘81上设置用于承接陶瓷球10的容器82及驱动容器82旋转的动力机构83，容器进口即为选球器8的进球口27，所述动力机构83为变频电机26，为方便区分命名为选球电机26，驱动方式可采用齿轮或皮带等常用的传动方式；所述选球底盘81上设置选球孔84，所述容器82旋转使出球口3与选球孔84重合，陶瓷球10经过出球口3、选球孔84落入碰撞池21，通过选球器8由选球底盘81和变频电机26组成，选球器8的目的是把球一个个的分离开来，既防止多个球同时进入加速系统，造成陶瓷球10和设备在陶瓷球出口25的挤压破坏，还起到一个控制进球速率的作用；如图10所示，选球底盘81上环形阵列设置出球口3，选球器8能够把陶瓷球10分离后一个个送入选球底盘81，防止多个球同时进入加速系统发生拥挤或在加速器出后处发生剪切造成安全隐患。作为可选方案，所述选球底盘81与碰撞池21之间设置陶瓷球加速机构2，所述陶瓷球加速机构2包括中空封闭式的圆盘22，所述圆盘22内设置转盘23，所述转盘23的中心与选球孔84连通，所述转盘23通过电机26控制进行匀速转动；所述转盘23上设置有若干条加速通道24，所述圆盘22相对位于碰撞池21的正上方设置陶瓷球出口25，所述陶瓷球10到达陶瓷球出口25时，线速度及加速度的方向均竖直向下。此设计的优点在于，对陶瓷球10的加速是从0开始，不存在加速过程中陶瓷球10和转盘23发生碰撞的问题(陶瓷球10进入加速系统后如果直接和转盘23发生碰撞，则可能无法实现对陶瓷球10的加速)，转盘23的速度可控，陶瓷球10是从加速转盘23的中间输入，通过转盘23的加速，实现陶瓷球10由静止到加速的过程，全程实现自动化，可任意控制陶瓷球10的输出速度，抛出的陶瓷球10速度可控，每个加速通道24之间的运行时间可控，陶瓷球10的抛出方向一致且可控；所述的转盘23通过变频电机控制旋转进行匀速圆周运动，位于转盘23离心方向的下方设置有碰撞池21，所述圆盘22相对位于碰撞池21的正上方设置陶瓷球出口25，所述陶瓷球10到达陶瓷球出口25时，线速度及加速度的方向均竖直向下，碰撞池21正好位于陶瓷球10沿出口25切线飞出的位置，可实现正碰。

传送组件，其作用在于承接来自碰撞池21的陶瓷球10，所述传送组件一端靠近选球器8，按照指令将陶瓷球10向选球器8方向转移或将陶瓷球10向选球器8的反方向转移；具体的，所述传送组件包括下传输装置4、上传输装置7和提升传输装置6，所述提升传输装置6设置有设有传输带及配置于传输带上的提升斗9，还包括设于所述提升传输装置6的入球口、送球口；所述传输带位置较高的一端靠近选球器8，所述传输带位置较低的一端靠近下传输装置4，传输带由提升电机驱动；所述提升斗9，包括：与传输带连接的底板，所述底板上相对设置侧板91；所述侧板91的一端通过接球板92连接，所述侧板91的另一端通过导球板93连接；所述底板、侧板91、接球板92、导球板93围成一储球空间，所述接球板92与底板之间的夹角为60-85°，所述导球板93与底板之间的夹角不小于140°。

下传输装置4，由下传输带和下变频电机组成，其作用在于承接来自碰撞池21的陶瓷球10，并将陶瓷球10转移至入球口，所述陶瓷球10经由入球口进入提升斗9；所述陶瓷球10的落点位于下传输装置4的中部，所述下传输装置4可以将陶瓷球10向正方向或反方向传输，所述提升传输装置6位于下传输装置4正方向传输的一端，所述提升传输装置6用于将陶瓷球10传输至上传输装置7，如图6所示，为防止陶瓷球散落，可以使用外壳将下传输带罩起来。上传输装置7将陶瓷球10传输至选球器8，作为可选方案，在下传输装置4另一端设置回收料斗，将陶瓷球10反方向传输将陶瓷球10传输至回收料斗。

上传输装置7，由上传输带和上变频电机组成，所述上传输装置7的一端伸入送球口，其作用在于承接来自出提升斗9的陶瓷球10，将陶瓷球10输送至进球口27。

所述传送组件位于承接陶瓷球10的落点与选球器8之间设有筛选装置5，用于筛除最小粒径小于预设值的陶瓷球10，所述筛选装置5位于下传输装置4与提升传输装置6之间，或者所述筛选装置5位于提升传输装置6与下传输装置4之间，本实施例采用前者；所述筛选装置5包括传输通道，所述传输通道包括由若干条金属长方条组成的筛板51，所述筛板51的一端连接进球区52，所述进球区52用于承接来自下传输装置4的陶瓷球10，所述筛板51的另一端连接出球区53，所述出球区53用于将陶瓷球10送入入球口。

如图3-4所示，还包括控制系统1，所述选球器8、传送组件与控制系统1信号连接，所述控制系统1配置有触摸屏控操作面板，变频器、编码器、plc主机、扩展单元、模拟输入单元、变压器、滤波器，其中电机26、提升电机26、上变频电机26、下变频电机26、选球电机26统称为机械与动力单元，可直接编程输入参数，控制机械与动力单元，控制陶瓷球10的传输速度、选球器8的进球速度，通过改变转盘23的转速即可改变陶瓷球10被甩出陶瓷球出口25的速度，本实施例进行试验时控制陶瓷球10下落速度为为8.90±0.05m/s，通过改变选球器8的转速即可改变陶瓷球10的送球速度，通过选球器将陶瓷球送入碰撞池进行碰撞，碰撞后经过传送组件、筛选装置后筛除已破损的陶瓷球，完好的陶瓷球再次进入选球器进行碰撞，依次循环。

本实施例提供应用上述陶瓷球抗冲击破碎率试验机的试验方法，包括以下步骤，

步骤1：选取若干陶瓷球装满碰撞池，作为可选方案，将碰撞池用刮板挂平，然后取出称重，记做m0；

步骤2：选取若干陶瓷球装入选球器，并称重，记做m1；

步骤3：将选球器内的陶瓷球循环送入碰撞池，使选球器每分钟的送球速度为1±0.05kg/min，即根据陶瓷球的平均质量，控制每分钟内由选球器送入碰撞池的陶瓷球的个数，具体到本实施例，即根据所选陶瓷球的平均质量、选球孔的数量，控制容器旋转的速度；同时控制陶瓷球8.90±0.05m/s的速度竖直落向碰撞池；

步骤4：收集未损坏的陶瓷球(即完好的陶瓷球)称重，记做m2，陶瓷球损坏包括以下几种情况：研磨球的表面上剥落层尺寸大于研磨体直径的50％，或者研磨球质量损失率大于20％，或者研磨球沿中部断裂；

陶瓷器球撞击时长为t，根据m0、m1、m2、t计算陶瓷球的陶瓷球的破碎率，具体的，氧化铝陶瓷研磨球的破碎率按公式(d-1)确定:

式d-1中:

p-陶瓷球的破碎率，％·h-1；

t-试验机运行时间，h；

m0-冲击池中被冲击球质量，g；

m1-试验用冲击球质量，g；

m2-试验结束后完好的陶瓷球质量，g；

本实施以陶瓷球为例提供一个实施实验，试验步骤包括：

用准备好的陶瓷研磨球装满试验机的碰撞池，并用刮板挂平，作为被冲击样品，用0.1g精度的天平称其质量为m0。

称取准备好的陶瓷研磨球m1(约5kg)作为试验用冲击样品，装入进球料斗内；

打开试验机电源开关，启动下传输皮带反转按钮，把传输带中多余的球回收；

调整电机的参数，使转盘甩球线速度为8.90±0.05m/s；

调整选球电机的参数，使球选器每分钟的送球速度为1±0.05kg/min；

通过选球器把球送入陶瓷球加速机构，进行碰撞试验，并设置设备运行时间为1h；

待试验结束后，将陶瓷球反方向传输将陶瓷球传输至回收料斗，取出碰撞池中的陶瓷球和回收料斗内的陶瓷球混合，根据筛选出好的研磨球称其质量m2；

结果计算，氧化铝陶瓷研磨球的破碎率按公式(d-1)确定:

数据处理时，小数部分按gb/t8170数值修约规则取2位有效数字，举例说明，开始时冲击池中被冲击球质量m0＝4302.20g，设备运行时间为1h，试验用冲击球质量m1＝5006.60g,经试验后完好的陶瓷球是m2＝9272.60g，那么按照公式计算得出，陶瓷球的抗冲击破碎率p＝(5006.60+4302.20-92720.6)/5006.60g＝0.72％，可在客户购买陶瓷研磨体前进行陶瓷研磨体的破碎率检测，可以提前对陶瓷研磨体进行破碎率评价，也可以提前预估出陶瓷研磨体的破碎率指标，指导客户生产和使用，促进陶瓷球行业向高强度、高耐磨性、高冲击韧性方面发展，推动陶瓷研磨体行业和水泥行业的共同进步。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。