一種用于相似材料模擬試驗的自動鋪料裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種相似材料模擬試驗裝置及其使用方法，尤其涉及一種用于相似材料模擬試驗的自動鋪料裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]相似材料模擬試驗可以綜合考慮地下工程的結(jié)構(gòu)與巖體特點，定性的反映現(xiàn)場工程巖體的變形破壞特征，與實地觀測和理論研究相配合，合理地指導工程設計與施工，廣泛應用于采礦、巖土、水利、鐵道等領域。
[0003]目前相似模擬試驗在其模型制作過程中，主要依賴人工完成。對于體型尺寸相對較小的模型制作，這種方法的缺點尚不十分明顯。但是，對于“大型”相似材料模型，例如長2000mm、寬2500mm、高2500mm及以上尺寸的模型，其材料的鋪設與搗實工程量巨大，采用人工手動操作，制作周期長、勞動強度大，而且鋪設過程中難以確定材料的密實度及平整度，鋪設模型會因操作人員的不同，導致成型后模擬巖層不能很好的與工程巖體相匹配，試驗結(jié)果的可信度較低。
[0004]基于上述原因，現(xiàn)有技術中，圍繞相似材料模型制作過程中的鋪料與搗實方法，進行了一系列技術改進，例如:中國專利申請CN103728422公開了一種用于相似材料模擬試驗的自移式布料及振實裝置，可替代人工實現(xiàn)相似材料模擬試驗時材料的布料與振實。但是，該類裝置結(jié)構(gòu)復雜、制造成本相對偏高，工作過程中該裝置的所有部件均隨振動板一起震動，導致設備故障率高、維護維修成本高；而且該裝置在工作過程中，無法根據(jù)層與層之間的實際需要進行振實作用力的調(diào)節(jié)，成型后模擬巖層的密實度及相似比的一致性得不到保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一是，提供一種用于相似材料模擬試驗的自動鋪料振實的試驗裝置，其具有結(jié)構(gòu)簡單、操控靈活，生產(chǎn)效率高、勞動強度低、鋪料與搗實效果好等特點。
[0006]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是，一種用于相似材料模擬試驗的自動鋪料裝置，其特征在于，包括安裝支架、液壓缸、限位塊、振動裝置和盛料箱；
[0007]所述安裝支架為一矩形框，所述矩形框的四個角分別安裝在相似模擬試驗裝置的四根立柱上；
[0008]所述安裝支架的前、后、左、右四邊框均為第一方形柱，其中，左第一方形柱和右第一方形柱的上表面，均分別設置有第一滑槽；
[0009]所述安裝支架還包括有一根橫梁，所述橫梁的左右兩端分別設置有第一滑塊；
[0010]所述橫梁的兩端與所述左方形柱和右方形柱之間，分別通過第一滑塊與第一滑槽形成可滑動連接；
[0011]所述橫梁為可拆卸的左中右三段式結(jié)構(gòu)，橫梁的左、右兩端均為實心塊；中間段為分體式組合結(jié)構(gòu)，包括兩根相互平行的導軌，在兩根相互平行的導軌之間保留一定的間距；
[0012]所述導軌的截面均呈U形，兩根導軌的U形缺口部面對面相向布置，圍成一個分體式的第一滑槽結(jié)構(gòu)；
[0013]在上述第一滑槽結(jié)構(gòu)內(nèi)設置有一滑動板，所述滑動板水平布置，其前后兩邊分別插入上述第一滑槽結(jié)構(gòu)，形成可滑動連接；
[0014]上述滑動板的下表面上一左一右分別焊接有兩個第一連接柱，所述第一連接柱的下端部從上述兩根導軌之間向下伸出；
[0015]上述兩根第一連接柱的下端均分別固定連接有一安裝座板，每一塊安裝座板上分別連接有一液壓缸；
[0016]所述液壓缸的活塞桿朝下，其底座通過螺栓與所述安裝座板成可拆卸連接；
[0017]在上述兩個液壓缸的活塞桿末端，均分別連接有一限位塊；
[0018]所述限位塊的截面均成U形，缺口部面對面相向布置，圍成一個分體式的第二滑槽結(jié)構(gòu)；
[0019]所述振動裝置為“工”字形箱體結(jié)構(gòu)；所述振動裝置的頂板的左右兩邊分別插入至上述第二滑槽結(jié)構(gòu)內(nèi)，并與所述第二滑槽結(jié)構(gòu)的上方內(nèi)側(cè)壁面保持20-30mm的間距；
[0020]所述振動裝置內(nèi)部安裝有一振動電機；
[0021]在上述振動裝置的頂板上表面上豎立設置有支撐座，所述盛料箱固定在所述支撐座的頂部；
[0022]所述盛料箱的左右兩側(cè)分別設置有出料口，所述出料口處設置有插板閥；
[0023]在上述滑動板的上表面上一左一右分別焊接有兩個第二連接柱，所述第二連接柱的上端部從上述兩根導軌之間向上伸出；
[0024]上述橫梁的左、右兩端的實心塊上均分別安裝有第一鋼絲繩卷繞裝置；
[0025]上述第二連接柱的上端部分別栓有鋼絲繩，鋼絲繩的另一端分別纏繞在與其各自對應的第一鋼絲繩卷繞裝置上；
[0026]在上述安裝支架的前后兩個邊框縱向中心位置處，分別安裝有第二鋼絲繩卷繞裝置；
[0027]上述橫梁縱向中心位置處的前后兩側(cè)壁面上，分別設置有吊鉤，吊鉤上分別栓有鋼絲繩，鋼絲繩的另一端分別纏繞在與其各自對應的第二鋼絲繩卷繞裝置上；
[0028]上述第一鋼絲繩卷繞裝置和第二鋼絲繩卷繞裝置均有電機驅(qū)動，各電機的電源開關均設置在一手持式開關盒內(nèi)。
[0029]上述技術方案直接帶來的技術效果是，結(jié)構(gòu)簡單、操控靈活、機動性好，可替代人工實現(xiàn)相似材料模擬試驗時相似材料的鋪料與搗實，降低操作人員的勞動強度；
[0030]最為關鍵的是，這種裝置，可大幅提高相似材料模型的平整度及密實度，以及成型后模擬巖層厚度及強度相似比的一致性。原因簡要分析與說明如下:
[0031]1、其振動裝置的振動幅度可調(diào)(通過振動電機的輸出功率調(diào)節(jié))；
[0032]2、在振動裝置可調(diào)節(jié)幅度之外，還可以適時使用液壓缸進行輔助施壓(此時，振動裝置不起振動作用，而是作為液壓缸的壓頭對相似材料進行施力擠壓)，以滿足相似材料模型中的層與層之間材料密實程度的不同要求。
[0033]優(yōu)選為，上述液壓缸的活塞桿末端與所述限位塊之間設置有第一彈簧。
[0034]該優(yōu)選技術方案直接帶來的技術效果是，可以有效緩沖振動裝置工作過程中對活塞桿的沖擊，減小長期性的頻繁沖擊可能帶來的活塞桿(液壓缸)的疲勞損傷。
[0035]進一步優(yōu)選，上述第二滑槽結(jié)構(gòu)的上方內(nèi)側(cè)壁面上設置緩沖用的橡膠塊。
[0036]該優(yōu)選技術方案直接帶來的技術效果是，作用與上同:是為了進一步緩沖振動裝置工作過程中對活塞桿的沖擊，進一步減小長期性的頻繁沖擊可能帶來的活塞桿(液壓缸)的疲勞損傷。
[0037]進一步優(yōu)選，上述支撐座為第三彈簧。
[0038]該優(yōu)選技術方案直接帶來的技術效果是，可有效地將振動裝置工作過程中的上下振動傳遞至盛料箱內(nèi)，以提高盛料箱出料口出料的流暢性。
[0039]本發(fā)明的目的之二是，提供一種上述的用于相似材料模擬試驗的自動鋪料裝置的使用方法，其具有操作簡單、生產(chǎn)效率高、勞動強度低、鋪料與搗實效果好等特點。
[0040]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是，一種上述的用于相似材料模擬試驗的自動鋪料裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0041]第一步，由人工手動向盛料箱內(nèi)加入預先配置好的相似材料；
[0042]第二步，開啟液壓缸，將其活塞桿伸長長度調(diào)節(jié)至合適位置；同時配合使用手持式開關盒，將振動裝置調(diào)整到所需的位置；
[0043]第三步，啟動振動電機、手動開啟盛料箱的左側(cè)或右側(cè)的出料口處的插板閥；
[0044]插板閥的開啟原則是，按照振動裝置下一步的前進方向，開啟對應的出料口處的插板閥；
[0045]盛料箱的出料口在振動裝置的上下震動下開始出料；在出料過程中，由操作人員通過手持式開關盒，操控振動裝置的走向與移動快慢，邊鋪料邊搗實；
[0046]在鋪料與搗實過程中，根據(jù)盛料箱內(nèi)物料的余量，及時手動補充加入；
[0047]第四步，根據(jù)試驗模型各具體層與層之間所需鋪設的不同相似材料，當一層鋪設與搗實完成后，向盛料箱內(nèi)加入另一模擬巖層的相似材料；
[0048]并重復上述第一步至第三四步，直至整個相似材料模型鋪料與搗實工作全部完成。
[0049]上述技術方案直接帶來的技術效果是，操作簡單、生產(chǎn)效率高、勞動強度低、鋪料與搗實效果好。
[0050]綜上所述，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，具有以下有益效果:
[0051 ] 1、裝置的結(jié)構(gòu)簡單、操控靈活、機動性好，生產(chǎn)效率高、勞動強度低、鋪料與搗實效果好；
[0052]2、裝置制造成本低、安裝與拆卸方便、維護維修成本低；
[0053]3、可大幅提高相似材料模型的平整度及密實度，以及成型后模擬巖層厚度及強度相似比的一致性。
【附圖說明】
[0054]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0055]附圖標記說明:
[0056]1-振動裝置，2-振動電機，3-限位塊，4-盛料箱，5-支撐座，6-左側(cè)鋪料出口，7-插板閥，9-橫梁，10-導軌，11-方形柱，12-滑槽，13-滑塊，14-電機，15-鋼絲繩，16-吊鉤，17-第一連接柱，18-第二連接柱，19-安裝座板，20-液壓缸，21-橡膠塊，22-第一彈簧，23-鋼絲繩卷繞裝置。
【具體實施方式】
[0057]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行詳細說明。
[0058]如圖1所示，本發(fā)明的用于相似材料模擬試驗的自動鋪料裝置，其包括安裝支架、液壓缸20、限位塊3、振動裝置I和盛料箱4 ;
[0059]上述安裝支架為一矩形框，上述矩形框的四個角分別安裝在相似模擬試驗裝置的四根立柱上；
[0060]上述安裝支架的前、