CN103050044B - 地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置，该装置包括：包含伺服电机（9）的动力系统、拉伸杆（13）、拉伸块（17）、第一支架（1）、橡胶拉伸板（2）；实验材料（16）覆盖于橡胶拉伸板（2）上，橡胶拉伸板（2）的一端固定于第一支架（1），另一端连接于拉伸块（17）；所述的装置还包括拉伸机构（18），用于将被测材料及橡胶拉伸板（2）固定连接在拉伸机构（18）上；动力系统带动拉伸杆（13）沿远离第一支架（1）的方向运动；与拉伸杆（13）连接的拉伸块（17）带动橡胶拉伸板（2）、被测材料一起向沿远离第一支架（1）的方向运动。利用本发明提供的技术方案，能够实现实验材料层底部的均匀伸展变形。

Description

地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置

技术领域

本发明关于地质实验模拟技术，特别是地质构造物理模拟装置，具体的讲是一种地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置。

背景技术

现有技术中，在进行伸展构造模拟实验时，需要在实验材料的底部铺设一层可伸缩的橡皮布，橡皮布两端固定在砂箱两侧的活动挡板底端，或者胶合在没有伸展的帆布上，帆布与砂箱两侧活动挡板连接。在橡皮布上铺设实验材料，这样随着挡板向外移动，橡皮布就会逐渐被拉长，使得其上的实验材料层产生拉张作用从而形成伸展构造（专著：周建勋，漆家福和童亨茂，1999年9月，盆地构造研究中的砂箱模拟实验方法，地震出版社）。但是由于橡胶皮等可伸缩型材料在拉伸过程中会产生缩颈现象，橡皮布两端与中间的伸展量大小往往不同，导致非均匀伸展变形，可能造成模拟实验结果产生偏差，不能满足模拟实验的要求。同时橡皮布在经过多次重复使用后，会产生弹性疲劳，有可能影响模拟实验结果的可靠性。

发明内容

本发明提供了一种地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置，以解决现有技术中橡皮布拉伸后产生弹性疲劳而影响模拟实验结果的问题。

本发明的目的之一是，提供一种地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置，该装置包括：

包含伺服电机9的动力系统、拉伸杆13、拉伸块17、第一支架1、橡胶拉伸板2；

其中，实验材料16覆盖于所述橡胶拉伸板2上，所述橡胶拉伸板2的一端固定于所述第一支架1，另一端连接于所述拉伸块17；

所述的装置还包括拉伸机构18，实验材料16及所述橡胶拉伸板2固定连接在拉伸机构18上；

所述动力系统带动拉伸杆13向远离所述第一支架1的方向运动；与所述拉伸杆13连接的拉伸块17带动所述橡胶拉伸板2和所述实验材料16向远离所述第一支架1的方向运动，使得所述实验材料16被均匀拉伸变形。

进一步地，所述橡胶拉伸板2通过粘胶、铆钉固定于所述拉伸机构18上。

进一步地，多个所述铆钉沿水平线均匀分布。

进一步地，所述的拉伸机构18为平行四边形拉伸机构。

进一步地，所述动力系统还包括：与伺服电机9连接的减速器10。

进一步地，所述的减速器10驱动同步带11，所述同步带11连动拉伸丝杆8旋转，拉伸丝杆8穿过拉伸平衡杆4，带动拉伸杆13沿远离所述第一支架1的方向运动。

进一步地，所述的装置还包括：拉伸导向杆15和动力导向杆5，起支撑作用。其中，拉伸导向杆15的一端固定于所述第一支架1，另一端固定于第二支架14；所述动力导向杆5的一端固定于第二支架14，另一端固定于动力区支架6上。

进一步地，所述拉伸导向杆15上具有滑槽。

进一步地，所述拉伸机构18的一端固定于拉伸导向杆15的靠近第一支架1的一端；所述拉伸机构18的另一端连接于所述拉伸块17；所述的所述拉伸机构18嵌入在所述滑槽内，并沿所述滑槽向沿远离所述第一支架1的方向运动。

进一步地，由动力系统带动的拉伸杆13的运动最小速度在0.001毫米/秒。

本发明的有益效果在于，采用拉伸等距伸缩方案，将待拉伸的拉橡胶板分成若干段，并用拉伸机构（例如：平行四边形拉伸机构）分段固定，从而实现实验材料层底部的均匀伸展变形，并且克服了现有技术的拉伸过程的缩颈现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置的俯视图；

图2为本发明实施例提供的地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置的侧视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置，以下结合附图对本实施例进行详细说明。

该地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置，是地质构造模拟综合实验仪中一套具有独特功能的专用设备。具有地质构造模拟实验所需的在材料底部均匀拉张的功能。所有的动力和机械装置均可集成在一张工作台上，结构紧凑，便于操作、维修。整个装置的动力均由一台伺服电机提供。

优选的是，该地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置的一边为实验箱，用来盛放实验材料和做实验。其箱体的两侧为透明的钢化玻璃，耐磨且便于观察实验，箱体的一周用铝合金做框架，既能承受一定的压力，又有一定的强度。但本发明并不限于此，可根据实际需要选择使用各种材料的实验箱，或者不使用实验箱。

箱体的底部用由平行四边形机构支撑的橡胶板做成，并用螺栓固定。平行四边形机构由丝杆拉动，并沿专用的导向机构运动，保证其运动的精确性和可控制性。

该地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置的另一边为动力系统，由带制动器的伺服电机带动减速器，再由减速器带动传动皮带，传动皮带再带动丝杆，丝杆再拉动平行四边形机构，固定在上面的橡胶板在其带动下做均匀的拉伸，从而实现实验材料的均匀拉伸，如此，则实现了用实验材料16模拟在均匀拉伸力作用下的均匀拉伸变形。。

在实际应用中，可用计算机控制该地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置。例如，通过计算机的键盘、鼠标直接向该地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置发出指令，使伺服电机按事先设定好的程序动作，包括移动方向、移动速度、移动距离。

图1为本发明实施例提供的地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置的俯视图。图2为本发明实施例提供的地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置的侧视图。该地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置的主要工作过程如下，在计算机的控制下，伺服电机9通过减速器10减速后驱动同步带11，然后再带动拉伸丝杆8旋转，通过安装在拉伸平衡杆4上的螺母将丝杆8的旋转运动变为拉伸平衡杆4的直线运动，从而通过两根拉伸杆13拉动实验区的拉伸块17，再带动与拉伸块17连接的平行拉伸机构18，这样固定在拉伸机构18上的橡胶拉伸板2被强迫均匀的拉伸，同时与拉伸块17相连接的活动挡板7也随之右移，放大了实验材料16堆放的区域。这样，置于橡胶拉伸板2上的实验材料16就随着橡胶拉伸板2的移动而移动，并随着橡胶板的拉伸而拉伸。

以下，详解介绍地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置的结构。

如图1所示，地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置，该装置包括：包含伺服电机9的动力系统（该动力系统安装于动力平台12上）、拉伸杆13、拉伸块17、第一支架1、橡胶拉伸板2；

其中，实验材料16覆盖于橡胶拉伸板2上，所述橡胶拉伸板2的一端固定于所述第一支架1，另一端连接于所述拉伸块17；

所述的装置还包括拉伸机构18，所述橡胶拉伸板2固定连接在所述拉伸机构18上；

所述动力系统带动拉伸杆13沿远离所述第一支架1的方向运动；与所述拉伸杆13连接的拉伸块17带动所述橡胶拉伸板2、所述实验材料一起向沿远离所述第一支架1的方向运动。

进一步地，所述橡胶拉伸板2通过粘胶、铆钉固定于所述拉伸机构18上。

进一步地，多个所述铆钉沿水平线均匀分布。

进一步地，所述的拉伸机构18为平行四边形拉伸机构。如图2所示，该平行四边形拉伸机构的机构类似于现有技术中可伸缩的自动门的结构。由平行四边形拉伸机构18带动的橡胶拉伸板2每部分都均匀拉伸变形，不会出现“缩颈”现象。

进一步地，所述动力系统还包括：与伺服电机9连接的减速器10。

进一步地，所述的减速器10驱动同步带11，所述同步带11连动拉伸丝杆8旋转，拉伸丝杆8穿过拉伸平衡杆4，带动拉伸杆13沿远离所述第一支架1的方向运动。

进一步地，所述的装置还包括：拉伸导向杆15和动力导向杆5，起支撑作用。拉伸导向杆15的一端固定于所述第一支架1，另一端固定于第二支架14。动力导向杆5的一端固定于第二支架14，另一端固定于动力区支架6上。

进一步地，所述拉伸导向杆15上具有滑槽。

进一步地，所述拉伸机构18的一端固定于拉伸导向杆15的靠近第一支架1的一端，另一端连接于所述拉伸块17；所述拉伸机构18嵌入在所述滑槽内，并沿所述滑槽向沿远离所述第一支架1的方向运动。

进一步地，所述第一支架1与第二支架14之间通过第一连接支架19和第二连接支架20进行连接。

进一步地，所述动力平台12连接于动力区支架6，动力区支架6通过第三连接支架21连接于第二支架14。

进一步地，动力区支架6还通过动力导向杆5与拉伸平衡杆4相连。

进一步地，由动力系统带动的动拉伸杆13的运动最小速度在0.001毫米/秒。

本发明的有益效果在于，采用拉伸等距伸缩方案，将待拉伸的拉橡胶板分成若干段，并用拉伸机构（例如：平行四边形拉伸机构）分段固定，从而实现实验材料层底部的均匀伸展变形，并且克服了现有技术的拉伸过程的缩颈现象。同时该装置结构精细，造价不高，可以多次重复使用。整个实验过程可用计算机控制，精度高、重复性好。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的单元或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的各部件可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个部件中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置，其特征在于，所述的装置包括：包含伺服电机(9)、减速器(10)及同步带(11)的动力系统、拉伸杆(13)、拉伸块(17)、拉伸平衡杆(4)、拉伸丝杆(8)、第一支架(1)、拉伸机构(18)、拉伸导向杆(15)及橡胶拉伸板(2)；

其中，实验材料(16)覆盖于所述橡胶拉伸板(2)上，所述橡胶拉伸板(2)的一端固定于所述第一支架(1)，另一端连接于所述拉伸块(17)；实验材料(16)及所述橡胶拉伸板(2)固定连接在所述拉伸机构(18)上；

所述动力系统带动拉伸杆(13)向远离所述第一支架(1)的方向运动；与所述拉伸杆(13)连接的拉伸块(17)带动所述橡胶拉伸板(2)、所述实验材料(16)一起向远离所述第一支架(1)的方向运动，使得所述实验材料(16)被均匀拉伸变形；

所述拉伸机构(18)的一端固定于所述拉伸导向杆(15)的靠近第一支架(1)的一端；所述拉伸机构(18)的另一端连接于所述拉伸块(17)；所述的拉伸机构(18)嵌入在所述拉伸导向杆(15)的滑槽内，并沿所述滑槽向沿远离所述第一支架(1)的方向运动。

2.如权利要求1所述的地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置，其特征在于，所述的拉伸机构(18)为平行四边形拉伸机构。

3.如权利要求1所述的地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置，其特征在于，所述的减速器(10)驱动所述同步带(11)，所述同步带(11)连动所述拉伸丝杆(8)旋转，拉伸丝杆(8)穿过所述拉伸平衡杆(4)，带动拉伸杆(13)沿远离所述第一支架(1)的方向运动。

4.如权利要求1所述的地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置，其特征在于，所述的装置还包括：动力导向杆(5)，其中，所述拉伸导向杆(15)的一端固定于所述第一支架(1)，另一端固定于第二支架(14)；所述动力导向杆(5)的一端固定于第二支架(14)，另一端固定于动力区支架(6)上。

5.如权利要求2所述的地质构造物理模拟底部均匀伸缩实验装置，其特征在于，由动力系统带动的拉伸杆(13)的运动最小速度在0.001毫米/秒。