喷射式混凝土冲磨试验机研制与冲磨试验分析

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1、第4l卷第24期人民长江Vo1．41．No．242010年12月YangtzeRiverDee．．2010文章编号：1001—4179(2010)24—0086—04喷射式混凝土冲磨试验机研制与冲磨试验分析李浩平，张涛，李峰(1．三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室，湖北宜昌443002；2．三峡大学土木水电学院湖北宜昌443002)摘要：介绍了混凝土抗冲刷磨损试验中的旋转喷射式试验原理，并根据此原理研制了旋转喷射式混凝土抗冲耐磨试验机。通过与现有冲磨机的比较，该试验机的模拟冲刷过程更接近混凝土真实的受冲刷环

2、境，并且可以实现不同冲刷条件下一定范围内的任意冲刷速度调节。试验结果表明，该试验机冲刷速度高，冲磨效果好，利用该机能够有效地对不同配合比混凝土的抗冲磨性能作出比较。关键词：旋转喷射；混凝土；抗冲磨试验机；冲磨试验中图法分类号：TV53．6文献标志码：A我国的江河水流特点之一是含沙量比较大，高速1混凝土抗冲耐磨试验机的工作原理含沙水流对水工建筑物的冲击、摩擦及切削等作用，使建筑物表面受到磨损，当损害达到一定程度后就会对常用的材料磨损失重对比室内试验方法，是利用建筑物构成威胁。因而掌握含沙水流对混凝土建筑物空气或水携带磨粒

3、(一般为沙粒或钢球)向试件扫射，的磨损腐蚀原理和研究方法，无论对已建水电站、电灌从而检验材料的抗磨性。目前抗冲耐磨试验机常用的站，还是今后在多泥沙河流上兴建新的水电站，都是一试验原理有旋转射流式和旋转喷射式两种。个关系到安全发电、供水的关键技术问题。1．1旋转射流式冲磨机工作原理含泥沙河流上水利建筑物多为混凝土结构，其主目前国内水工实验室普遍使用的是采用旋转射流要失效形式之一是过流表面由于高速含泥沙水流冲刷式试验原理的混凝土冲磨试验机。它的工作原理是用磨损造成的材料损失、破坏，因此，常把不同配合比混螺旋轴(或水泵)将含

4、沙水提升起来，然后通过高速旋凝土材料的磨损失重的对比试验结果作为研究混凝土转的冲刷叶片带动，将水沙以一定的速度和压力扫射材料配比的一个重要依据。获得不同冲刷条件和不同到四周固定好的混凝土试件表面，使试件受冲磨，以模冲刷速度下混凝土抗冲磨能力的数据，对探索混凝土拟混凝土建筑物实际受冲刷状况。的破坏机理和研究混凝土的最佳配比以及材料的最优图1为国内某水工实验室的旋转射流式冲磨机工利用具有十分重要的意义。作部分结构图。本装置采用的是机械传动方式，结构本文介绍的新型旋转喷射式抗冲耐磨试验机，系简单，但是冲刷方向不易确定，冲刷速

5、度只能进行有级采取喷嘴喷射速度和试件旋转速度两者矢量叠加获得调速，不能获得所需要的任意速度，且受电机转速和性冲刷速度的方式，方便地实现了大范围内无级调速的能的限制，速度较低，一般只能达到20—30m／s，最高目的：速度调节范围可达l0～90m／s，冲刷方式接近到40m／s，调速范围狭窄。绕流磨损，与真实磨损情况相似。与现有的搅拌式和射流式试验设备相比，极大地改善了冲刷效果，提高了1．2旋转喷射式冲磨机工作原理试验效率。经过分析比较，本设计决定采用旋转喷射式试验收稿日期：2010—03—20作者简介：李浩平，女，副教授，

6、硕士，主要研究方向为机械制造及自动化。E—mail：lhplhp@126．eom第24期李浩平，等：喷射式混凝土冲磨试验机研制与冲磨试验分析87原理。根据该原理设计的旋转喷射式冲磨机试验如图喷射系统主要通过喷射含沙水流对试件进行喷射冲2所示：将试件固定在一个可以旋转的圆盘上，通过喷击，可进行冲刷速度的小范围调节，为了保证适当的冲嘴以一定速度喷射含沙水流，扫射到混凝土试件表面刷速度和冲击力，一般喷射速度在10～30m／s范围内使试件受损。调节。喷射系统动力采用浑水水泵，速度和压力通过混凝土试件节流阀控制，喷射速度可通过流

7、量和喷头口径计算得出，进而通过控制水的流量达到调节喷射速度的目的。喷射系统中完成含沙水流输送和循环的动力装置为水泵。本设计中水泵工作环境为含沙水，含沙水流对水泵叶轮磨损比较严重，故选用浑水泵，具体型号为QWB型潜水浑水泵。液压系统中控制阀分为流量控制阀和截止阀两种。为了维护和检修射流喷头，水泵上应安装截止控制总阀。流量控制阀通过控制溢流回路的流量来控制射流的流量，从而控制射流速度和射流压力，故选用溢流阀。由于管内液体为含沙水流，对调节阀有磨损，所图1某买验室的旋转射流式冲厝机工作部分结构以要选用明杆调节阀而避免选用暗杆

8、调节阀，本装置本设计中，试件受冲刷的速度即试件表面承受的根据相关手册选用带双调节圈的全启安全阀。相对水流速度是由喷嘴喷射速度和试件旋转速度共同测量流量的流量计采用电磁计。流量的大小通过决定的，为两者的矢量和。即：被测参数电路感应电动势来表示，显示测量仪表为冲刷=V喷射+旋转(1)电动势指示仪。喷嘴喷射速度射和试件旋转速度转均可调液