專利名稱：一種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺，屬于地質(zhì)災(zāi)害模型試驗(yàn)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺多采用整體式結(jié)構(gòu)，使用液壓千斤頂整體抬升，對于多段式底板分段抬升或單一底板抬升，小負(fù)荷可轉(zhuǎn)動式底板多采用在第一段底部設(shè)置鉸支座，在末段通過定滑輪抬升，大負(fù)荷可轉(zhuǎn)動式底板升降以液壓千斤頂抬升為主。已研制的滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺整體上分為四段，總長11.5m，寬3m，第二段抬升20°、第三段抬升40°就位后，整體高度接近5m。其中升降系統(tǒng)用于第三段底板的抬升和下降。國內(nèi)學(xué)者李世海、張均峰、羅先啟、劉東燕等人均進(jìn)行滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺的研制。上述滑坡模型實(shí)驗(yàn)裝置雖在一定程度上促進(jìn)了該類裝置的發(fā)展，然而，仍存在一定程度的局限:( I)精度低，抬升系統(tǒng)采用定滑輪拉線式抬升，精度無法保證，對于開展坡角變化引發(fā)的滑坡穩(wěn)定性分析有較大 局限性；(2)穩(wěn)定性差，滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)，時間跨度往往較大，而定滑輪拉線式或液壓千斤頂長時間負(fù)載穩(wěn)定性較差；(3)安全性差，單一定滑輪拉線式或千斤頂抬升，對于大尺度、承擔(dān)荷載量較大的滑坡模型實(shí)驗(yàn)平臺，安全儲備較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，提供一種高穩(wěn)定性、高安全性的高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺，用于精確進(jìn)行滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺至少包括:平臺、底座、升降機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、輔助鎖定機(jī)構(gòu)；所述平臺一端與所述底座鉸接，另一端與所述升降機(jī)構(gòu)連接；所述升降機(jī)構(gòu)在所述控制機(jī)構(gòu)的控制下，能夠?qū)⑺銎脚_升降到相應(yīng)的位置并通過所述輔助鎖定機(jī)構(gòu)進(jìn)行固定。進(jìn)一步，所述升降機(jī)構(gòu)為液壓千斤頂，所述液壓千斤頂上端的主缸與所述平臺通過萬向軸連接，下端的承載基座與所述底座鉸接。進(jìn)一步，所述輔助鎖定機(jī)構(gòu)包括支撐桿、支撐桿固定座、液壓插銷；所述支撐桿上端與所述平臺鉸接，下端可滑動地插入支撐桿固定座內(nèi)，所述支撐桿固定座與所述底座鉸接，所述支撐桿分布有若干定位孔，所述定位孔的位置根據(jù)所需調(diào)整所述平臺的角度來決定；所述液壓插銷通過液壓插銷基座固定在所述支撐桿固定座上，所述液壓插銷與所述液壓插銷基座間可以相對滑動，所述液壓插銷能夠插入所述定位孔并將所述支撐桿鎖定。進(jìn)一步，所述控制機(jī)構(gòu)包括液壓控制中心、測量裝置，所述液壓控制中心通過油管連接所述液壓千斤頂與所述液壓插銷，所述測量裝置用來測量所述平臺升降的角度，并將數(shù)據(jù)傳回所述液壓控制中心，用來控制所述液壓千斤頂?shù)纳岛退鲆簤翰邃N的插拔。進(jìn)一步，所述底座為三級臺階式，中間高，兩側(cè)低，分別為第一底座、第二底座、第三底座；所述平臺由通過鉸鏈連接的第一平臺、第二平臺、第三平臺、第四平臺組成，所述第二平臺與第三平臺連接的鉸鏈固定在所述第二底座上，所述第三平臺分別與所述液壓千斤頂上端的主缸和所述支撐桿上端鉸接；所述第四平臺與所述第三平臺；所述第一平臺底部設(shè)有滾輪，所述滾輪下面設(shè)有主固定座，與滾輪滾動接觸，使所述第一平臺能夠沿長度方向上在所述主固定座上滾動，所述主固定座連接有絲杠升降機(jī)，所述絲杠升降機(jī)固定在所述第一底座上，通過電機(jī)驅(qū)動，能夠在單片機(jī)的控制下使所述主固定座上下移動。進(jìn)一步，所述液壓千斤頂與所述支撐桿的軸線相互平行；所述液壓千斤頂為一個，沿所述平臺寬度方向上居中設(shè)置，上端的主缸固定在所述第三平臺上，下端的承載基座固定在所述第三底座上；所述支撐桿為二個，沿所述平臺寬度方向上對稱設(shè)置，上端固定在所述第三平臺上，下端的所述支撐桿固定座固定在所述第三底座上。進(jìn)一步，所述支撐桿分布有21個橢圓形定位孔，所述定位孔的位置根據(jù)所需調(diào)整所述第三平臺的角度間隔為2。來決定；所述測量裝置為激光測距儀，安裝在所述液壓插銷基座的邊緣，用于精確測量所述液壓插銷圓心與第三平臺底面之間的距離，輔助液壓插銷插拔精確定位；進(jìn)一步，所述支撐桿上端還設(shè)有微調(diào)裝置，所述微調(diào)裝置包括減速機(jī)、微調(diào)絲杠升降機(jī)，所述微調(diào)絲杠升降機(jī)的輸出軸與所述第三平臺的底板鉸接，所述減速機(jī)的輸出軸與所述微調(diào)絲杠升降機(jī)的輸入軸相連，所述減速機(jī)的輸入軸與電機(jī)相連，在單片機(jī)控制下工作，可以對第三平臺進(jìn)行1°的調(diào)節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺采用角度分步調(diào)節(jié)思想，通過輔助鎖定機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)平臺的角度調(diào)節(jié)及鎖定，具有高精度、高安全性、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的一種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺立體結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明的一·種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺主視圖。圖3為本發(fā)明的支撐桿的立體結(jié)構(gòu)圖。圖4為本發(fā)明的液壓插銷的結(jié)構(gòu)圖。圖5為圖4的A-A向視圖。圖6為圖4的B-B向視圖。
具體實(shí)施例方式下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明提供了如附圖1至6所示的一種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺。包括:平臺、底座、升降機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、輔助鎖定機(jī)構(gòu)；平臺一端與底座鉸接，另一端與升降機(jī)構(gòu)連接；升降機(jī)構(gòu)在控制機(jī)構(gòu)的控制下，能夠?qū)⑵脚_升降到相應(yīng)的位置并通過輔助鎖定機(jī)構(gòu)進(jìn)行固定。
升降機(jī)構(gòu)為液壓千斤頂8，控制機(jī)構(gòu)包括液壓控制中心、測量裝置。輔助鎖定機(jī)構(gòu)包括支撐桿7、支撐桿固定座6、液壓插銷5。平臺由通過鉸鏈連接的第一平臺1、第二平臺2、第三平臺3、第四平臺4組成。底座為三級臺階式，中間高，兩側(cè)低，分別為第一底座101、第二底座102、第三底座103。第一平臺I底部設(shè)有滾輪13，滾輪13下面設(shè)有主固定座11，與滾輪13滾動接觸，使第一平臺I能夠沿長度方向上在主固定座11上滾動，主固定座11連接有絲杠升降機(jī)12，絲杠升降機(jī)12固定在底座上，通過電機(jī)驅(qū)動，能夠在單片機(jī)的控制下使主固定座11上下移動。第二平臺2與第三平臺3連接的鉸鏈固定在第二底座102上。液壓千斤頂8為一個，為滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺的機(jī)械抬升裝置，設(shè)計承載力為100噸，總長4180mm，承載基座之上的高度為1908mm,之下高度為2272mm，行程3100mm，沿平臺寬度方向上居中設(shè)置，上端的主缸與第三平臺3通過萬向軸連接，萬向軸固定于距離第三平臺3后邊緣4/5的位置，下端的承載基座與第三底座103鉸接。承載基座與萬向軸聯(lián)合控制，保證液壓千斤頂8在抬升過程中始終在軸向上提供承載力。支撐桿7為實(shí)驗(yàn)平臺抬升就位后的主承載裝置，總長4610mm，用于第三平臺3抬升角度2°的液壓插銷插拔定位。支撐桿7為二個，沿平臺寬度方向上對稱設(shè)置，上端與第三平臺3鉸接，下端可滑動地插入支撐桿固定座6內(nèi)，支撐桿固定座6與第三底座103鉸接。液壓千斤頂8與支撐桿7的軸線相互平行。支撐桿7分布有21個橢圓定位孔14，為內(nèi)環(huán)半徑30mm、外環(huán)半徑40mm的兩個半圓和長60mm、寬20mm的矩形組合而成,其形狀及大小滿足液壓插銷能自由插拔，定位孔14的位置根據(jù)所需調(diào)整第三平臺3的角度間隔為2。來決定。支撐桿7上端還設(shè)有微調(diào)裝置，用于第三段底板角度1°定位，微調(diào)裝置包括減速機(jī)、微調(diào)絲杠升降機(jī)9，額定舉升力35噸，減速機(jī)為WPDS80 (轉(zhuǎn)速比60)，輸入功率1.5kw ;升降機(jī)SWL35 (轉(zhuǎn)速比32);微調(diào)絲杠升降機(jī)9的輸出軸與第三平臺3的底板鉸接，減速機(jī)的輸出軸與微調(diào)絲杠升降機(jī)9的輸入 軸相連，減速機(jī)的輸入軸與電機(jī)相連，在單片機(jī)控制下工作，可以對第三平臺進(jìn)行1°的調(diào)節(jié)。液壓插銷5總長1101mm，插銷外徑61mm，由第一油嘴51、第二油嘴52、插銷油缸53、活塞、活塞桿56、插銷油缸座55、插銷54和彈墊等組成，用于液壓千斤頂抬升就位后，完成2°的角度定位。液壓插銷5通過液壓插銷基座固定在支撐桿固定座6上，液壓插銷5與液壓插銷5基座間可以相對滑動，液壓插銷5能夠插入定位孔14并將支撐桿7鎖定。液壓控制中心為滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺舉升的核心裝置，通過油管連接液壓千斤頂8與液壓插銷5，測量裝置用來測量平臺升降的角度，并將數(shù)據(jù)傳回液壓控制中心，用來控制液壓千斤頂8的升降和液壓插銷5的插拔。測量裝置為激光測距儀，安裝在液壓插銷5基座的邊緣，用于精確測量液壓插銷5圓心與第三平臺3底面之間的距離，輔助液壓插銷5插拔精確定位。液壓千斤頂8接收到液壓控制中心的指令后，進(jìn)行抬升或下降，如果角度是偶數(shù)，一次就位，且在第三平臺3抬升偶數(shù)角度后，通過激光測距儀，精確定位液壓插銷5的位置，激光測距儀將數(shù)據(jù)反饋給液壓控制中心，指示液壓插銷5插入支撐桿7的定位孔14中并自鎖，如果抬升奇數(shù)角度，等待第一步偶數(shù)角度就位后，通過安全裝置頂端的微調(diào)裝置進(jìn)行1°的調(diào)節(jié)。角度就位后，滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺的第三平臺3及其上實(shí)驗(yàn)材料的全部荷載均由聞強(qiáng)度的輔助鎖定機(jī)構(gòu)承擔(dān)。因此，該系統(tǒng)具有聞精度、聞穩(wěn)定性、聞安全性等特點(diǎn)。可平穩(wěn)控制滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺上升及下降過程中的定位。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、 改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺，其特征在于，至少包括: 平臺、底座、升降機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、輔助鎖定機(jī)構(gòu)；所述平臺一端與所述底座鉸接，另一端與所述升降機(jī)構(gòu)連接；所述升降機(jī)構(gòu)在所述控制機(jī)構(gòu)的控制下，能夠?qū)⑺銎脚_升降到相應(yīng)的位置并通過所述輔助鎖定機(jī)構(gòu)進(jìn)行固定。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺，其特征在于: 所述升降機(jī)構(gòu)為液壓千斤頂，所述液壓千斤頂上端的主缸與所述平臺通過萬向軸連接，下端的承載基座與所述底座鉸接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺，其特征在于: 所述輔助鎖定機(jī)構(gòu)包括支撐桿、支撐桿固定座、液壓插銷；所述支撐桿上端與所述平臺鉸接，下端可滑動地插入支撐桿固定座內(nèi)，所述支撐桿固定座與所述底座鉸接，所述支撐桿分布有若干定位孔，所述定位孔的位置根據(jù)所需調(diào)整所述平臺的角度來決定；所述液壓插銷通過液壓插銷基座固定在所述支撐桿固定座上，所述液壓插銷與所述液壓插銷基座間可以相對滑動，所述液壓插銷能夠插入所述定位孔并將所述支撐桿鎖定。
4.如權(quán)利要求3所述的一種 高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺，其特征在于: 所述控制機(jī)構(gòu)包括液壓控制中心、測量裝置，所述液壓控制中心通過油管連接所述液壓千斤頂與所述液壓插銷，所述測量裝置用來測量所述平臺升降的角度，并將數(shù)據(jù)傳回所述液壓控制中心，用來控制所述液壓千斤頂?shù)纳岛退鲆簤翰邃N的插拔。
5.如權(quán)利要求4所述的一種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺，其特征在于: 所述底座為三級臺階式，中間高，兩側(cè)低，分別為第一底座、第二底座、第三底座；所述平臺由通過鉸鏈連接的第一平臺、第二平臺、第三平臺、第四平臺組成，所述第二平臺與第三平臺連接的鉸鏈固定在所述第二底座上，所述第三平臺分別與所述液壓千斤頂上端的主缸和所述支撐桿上端鉸接；所述第一平臺底部設(shè)有滾輪，所述滾輪下面設(shè)有主固定座，與滾輪滾動接觸，使所述第一平臺能夠沿長度方向上在所述主固定座上滾動，所述主固定座連接有絲杠升降機(jī)，所述絲杠升降機(jī)固定在所述第一底座上，通過電機(jī)驅(qū)動，能夠在單片機(jī)的控制下使所述主固定座上下移動。
6.如權(quán)利要求5所述的一種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺，其特征在于: 所述液壓千斤頂與所述支撐桿的軸線相互平行；所述液壓千斤頂為一個，沿所述平臺寬度方向上居中設(shè)置，上端的主缸固定在所述第三平臺上，下端的承載基座固定在所述第三底座上；所述支撐桿為二個，沿所述平臺寬度方向上對稱設(shè)置，上端固定在所述第三平臺上，下端的所述支撐桿固定座固定在所述第三底座上。
7.如權(quán)利要求6所述的一種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺，其特征在于: 所述支撐桿分布有21個橢圓形定位孔，所述定位孔的位置根據(jù)所需調(diào)整所述第三平臺的角度間隔為2°來決定；所述測量裝置為激光測距儀，安裝在所述液壓插銷基座的邊緣，用于精確測量所述液壓插銷圓心與第三平臺底面之間的距離，輔助液壓插銷插拔精確定位; 所述支撐桿上端還設(shè)有微調(diào)裝置，所述微調(diào)裝置包括減速機(jī)、微調(diào)絲杠升降機(jī)，所述微調(diào)絲杠升降機(jī)的輸出軸與所述第三平臺的底板鉸接，所述減速機(jī)的輸出軸與所述微調(diào)絲杠升降機(jī)的輸入軸相連，所述減速機(jī)的輸入軸與電機(jī)相連，在單片機(jī)控制下工作，可以對第三平臺進(jìn)行1°的調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺，至少包括平臺、底座、升降機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、輔助鎖定機(jī)構(gòu)；所述平臺一端與所述底座鉸接，另一端與所述升降機(jī)構(gòu)連接；所述升降機(jī)構(gòu)在所述控制機(jī)構(gòu)的控制下，能夠?qū)⑺銎脚_升降到相應(yīng)的位置并通過所述輔助鎖定機(jī)構(gòu)進(jìn)行固定。本發(fā)明提供的一種高精度滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)平臺采用角度分步調(diào)節(jié)思想，通過輔助鎖定機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)平臺的角度調(diào)節(jié)及鎖定，具有高精度、高安全性、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。
文檔編號G09B23/06GK103236207SQ20131015133
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者范永波, 劉曉宇, 李世海, 侯岳峰, 李吉慶 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所