CN108387218A - 一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪与操作方法 - Google Patents

一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪与操作方法 Download PDF

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魏子强
王涛
苏泊伊
刘洪�
刘一洪
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Abstract

本发明公开了一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪，包括电动机，齿轮组，测斜杆，导向轮，外壳，滚珠组，减震块，数据电缆及控制记录微机。其中，电动机为直流无刷电动机；齿轮组包括电动机齿轮，测斜杆齿轮，传导齿轮及其传导齿轮固定销；外壳为一金属外壳，底部有圆形凹槽；滚珠组为一组金属滚珠；控制记录微机为一微型控制及数据记录设备，与数据电缆末端相连；减震块为一圆台状橡胶块；导向轮焊接在金属外壳上。本发明的目的在于克服现有测斜仪器只能测量两个固定方向的位移，效率低，精度差等缺点，提供一种可以测量边坡岩土体内部钻孔多角度方向，并能由人工控制实现测斜仪器在钻孔内自动调整角度的位移监测装置。

Description

一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪与操作方法
技术领域
本发明涉及露天矿边坡稳定性研究技术领域，提出了一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪与操作方法。
背景技术
在资源开采领域，浅部埋藏的自然资源主要采用露天采矿的开采形式，随着大型露天矿的数量的增加，露天矿开采的资源量占所有采矿形式的采出资源量比重越来越大。而露天矿能得以正常生产活动的基础是边坡没有滑坡，若边坡发生滑坡，轻则影响生产，需要清理滑坡体，重则埋住设备，砸伤工人，造成经济损失和人员伤亡，尤其是大型滑坡，后果更加严重。
通过在边坡岩土体内钻孔中下放及提升滑动式测斜仪，现有的滑动式测斜仪可实现对土石坝、露天矿山、山体边坡等岩体内部水平移动与变形的监测。由于边坡体的变形及位移的方向具有不确定性，既有垂直于边坡方向的位移，也有平行于边坡方向的位移，还有与边坡方向成一定角度的位移，而现有的滑动式测斜仪仍存在仅能实现对垂直边坡方向和平行边坡方向的位移监测，不能实现对任意角度的岩体位移监测的缺点，基于此本专利提出了一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪与操作方法，对现有滑动式测斜仪进行改进和升华。
发明内容
本发明的目的在于克服现有测斜仪器只能测量两个固定方向的位移，效率低，精度差等缺点，提供一种可以测量边坡岩土体内部钻孔多角度方向，并能由人工控制实现测斜仪器在钻孔内自动调整角度的位移监测装置。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪，包括电动机，测斜杆，齿轮组，外壳，滚珠组，数据电缆及控制记录微机，减震块，导向轮。所述数据电缆连接测斜仪与控制记录微机，测量人员通过数据电缆下放和提升测斜仪。
所述电动机是小型直流无刷电动机，所述直流无刷电动机安装在仪器上部，能进行较大幅度调节转速，其转子端部轴上安装有齿轮。
所述测斜杆为一中空金属杆件，杆件内部含有测斜摆锤，其工作方式与现有的滑动测斜仪一致，监测数据通过数据电缆上传至控制记录微机。
所述齿轮组包括电动机齿轮，测斜杆齿轮，传导齿轮及传导齿轮固定销。所述电动机齿轮为外齿轮，固定在直流无刷电动机转子端部轴上；所述测斜杆齿轮为内齿轮，焊接在测斜杆上端部，所述内齿轮外径与所述测斜杆外径相同；所述传导齿轮为外齿轮，在其圆心处打孔，通过传导齿轮固定销将其固定在电动机上，所述传导齿轮固定销穿过传导齿轮的圆心孔，传导齿轮以传导齿轮固定销为中心转动。
所述外壳为一金属外壳，底部有圆形凹槽，所述测斜杆、齿轮组、电动机组和滚珠组均置于外壳内部，起到保护内部测斜杆，固定上部小型直流无刷电动机以及为滚珠组提供轨道槽的作用。
所述滚珠组为一组金属滚珠，位于金属外壳底部的轨道凹槽内，滚珠组上方与测斜杆直接接触，起到减小摩擦阻力的作用。
所述控制记录微机为一微型控制及数据记录设备，与数据电缆末端相连，起到控制电动机组运转及存储测斜杆所得数据的作用。
所述减震块为一圆台状橡胶块，通过螺栓与金属外壳底部连接。
所述导向轮焊接在金属外壳上，与现有的滑动式测斜仪的导向轮功能一致，上部下部各一对，且两对导向轮呈空间上的垂直关系。
一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪与操作方法，包括如下步骤：
a、下放及提升测斜仪
根据现场监测要求及钻孔条件，测量人员手提数据电缆下放测斜仪至钻孔底部，静止5s后，测量人员手提数据电缆提升测斜仪，在测量人员提升测斜仪的过程中，每0.5m用控制记录微机存储一次数据。
b、角度调整
在提升过程中，测量人员通过操作控制记录微机，控制直流无刷电动机运转和停止，达到使测斜仪内部的测斜杆自动旋转特定角度的目的，同时，控制记录微机自动存储在提升过程中测斜杆所转动的次数以及每次相应的转动角度。
c、数据处理
将控制记录微机与电脑连接，导出记录数据，包括测量次数，每次的钻孔位移量，测斜杆旋转次数，每次旋转测斜杆时对应的旋转角度，处理分析得出不同标高对应的边坡体位移情况。
本发明的有益效果：
1、本发明可开展多角度不同方向位移的测量，能够清晰地表现出因边坡体发生位移引发的钻孔方向改变，解决了现有的测斜仪器只能测量平行边坡方向或垂直边坡方向位移的缺陷；
2、本发明可实现测斜杆在钻孔内自动旋转特定角度，无需将整套仪器提上地面进行旋转操作；
3、本发明设计各装置部件易于制作，结构简单，操作方便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的齿轮组结构的俯视图；
图3是本发明的滚珠组结构的俯视图；
图中：1—电动机；2—电动机转子轴；3—电动机齿轮；4—测斜杆齿轮；5—传导齿轮；6—传导齿轮固定销；7—转子轴定位孔；8—导向轮；9—测斜杆；10—外壳；11—滚珠组；12—减震块；13—数据电缆；14—控制记录微机；15—轨道凹槽。
具体实施方式
下面结合附图，进一步详细说明本专利的具体实施方式。
如图1、图2及图3所示，一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪，包括电动机，测斜杆，齿轮组，外壳，滚珠组，数据电缆及控制记录微机，减震块，导向轮。
所述电动机1为一小型直流无刷电动机，所述直流无刷电动机直径与仪器直径一致，安装在仪器上部，电动机转子轴2安装在测斜杆9上部的转子轴定位孔7中，使测斜杆9在转动时不会偏离其轴心，直流无刷电动机与仪器外壳10采用焊接连接，能进行较大幅度调节转速，其转子端部轴上安装有齿轮。
所述测斜杆9为一中空金属杆件，杆件内部含有测斜摆锤；测斜摆锤只能在一个唯一的平面内摆动，故测斜杆只能测量其测斜摆锤摆动平面方向的位移值，其工作原理与现有的滑动式测斜仪一致，监测数据通过数据电缆上传至控制记录微机。
所述齿轮组包括电动机齿轮3，测斜杆齿轮4，传导齿轮5和传导齿轮固定销6。所述电动机齿轮3为外齿轮，该齿轮固定在电动机转子轴2上；所述测斜杆齿轮4为内齿轮，外径与测斜杆9直径一致，该齿轮焊接在测斜杆上部，焊接时注意使该齿轮的圆心与测斜杆的圆心重合；所述传导齿轮5为外齿轮，在其圆心处打孔，通过传导齿轮固定销6将其固定在电动机1的机壳上，安装在电动机齿轮3和测斜杆齿轮4之间，所述传导齿轮固定销6穿过传导齿轮5的圆心孔，传导齿轮以传导齿轮固定销为中心转动；电动机齿轮3由电动机转子轴2带动转动，经由传导齿轮5带动测斜杆齿轮4转动，从而实现测斜杆9的转动。
所述外壳10为一金属外壳，底部有圆形轨道凹槽15，该轨道凹槽内安装所述滚珠组11，作为金属滚珠的滚动轨道，所述测斜杆9、齿轮组(包括电动机齿轮3、测斜杆齿轮4、传导齿轮5和传导齿轮固定销6)、电动机1和滚珠组11均置于壳体装置内部，起到保护内部测斜杆，固定上部小型直流无刷电动机，为滚珠组提供轨道槽的作用。
所述滚珠组11为金属滚珠，数量为10个，安装于金属外壳底部的圆形轨道凹槽15内，金属滚珠能在该轨道凹槽内滚动，滚珠组上方与测斜杆9直接接触，在测斜杆旋转期间，起到减小摩擦阻力的作用。
所述控制记录微机14为一微型控制及数据记录设备，与数据电缆13末端相连，起到控制电动机1运转及存储测斜杆9所得数据的作用；该控制记录微机14带有数字按键及功能选择按键，通过按动数字按键控制记录微机内部编制好的程序来控制电动机1的旋转角度，进而实现测斜杆9的旋转，并记录该旋转角度及旋转时所处在钻孔内的位置；同时，现场测试人员在提升仪器的过程中，每0.5m操作控制记录微机14记录一次钻孔水平位移值。
所述减震块12为一圆台状橡胶块，通过螺栓与外壳10底部连接，防止仪器在钻孔内下放至钻孔底部时触地引起强烈冲击对仪器造成损伤。
所述导向轮8焊接在外壳10上，与现有的滑动式测斜仪的导向轮的功能及布置一致，上部下部各一对，且两对导向轮呈空间上的垂直关系，起到固定仪器与钻孔相对位置的作用。
一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪与操作方法，包括如下步骤：
a、下放及提升测斜仪
根据现场监测要求及钻孔条件，测量人员手提数据电缆下放测斜仪至钻孔底部，静止5秒后，测量人员手提数据电缆提升测斜仪，在测量人员提升测斜仪的过程中，每提升0.5m操作一次控制记录微机进行数据存储操作。
b、角度调整
在提升过程中，测量人员通过操作控制记录微机，控制直流无刷电动机旋转，按动数字按键，测斜杆在电动机的带动下旋转按下的角度值，达到使测斜仪内部的测斜杆自动旋转特定角度的目的，同时，控制记录微机自动存储在提升过程中测斜杆所转动的次数以及每次相应的转动角度。
c、数据处理
将控制记录微机与电脑连接，导出记录数据，记录数据包括测量次数，每次的钻孔位移量，测斜杆旋转次数，每次旋转测斜杆时对应的旋转角度，处理分析得出不同标高对应的边坡体位移情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，如增加滚珠组数量、调整齿轮组所含齿轮的数量、改变电动机的结构或形式等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪，其特征在于：包括电动机，齿轮组，测斜杆，导向轮，外壳，滚珠组，减震块，数据电缆及控制记录微机。
2.根据权利要求1所述的一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪，其特征在于：所述测斜杆上部焊接有一比所述电动机的转子轴直径大1毫米的空心柱状块，即转子轴定位孔，使转子轴能够插入其中。
3.根据权利要求1所述的一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪，其特征在于：所述齿轮组包括电动机齿轮，测斜杆齿轮，传导齿轮及其传导齿轮固定销；电动机齿轮和传导齿轮为外齿轮，测斜杆齿轮为内齿轮；传导齿轮固定销穿过传导齿轮的圆心并将传导齿轮连接在电动机上，测斜杆齿轮焊接在测斜杆上部边缘，其外直径与测斜杆直径相同。
4.根据权利要求2所述的一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪，其特征在于：所述电动机为直流无刷电动机，电动机转子端部轴安装有齿轮，转子轴插入所述测斜杆上部的转子轴定位孔中，电动机机壳与所述外壳的连接方式为焊接。
5.根据权利要求4所述的一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪，其特征在于：所述外壳为一金属外壳，底部有轨道凹槽，所述测斜杆、齿轮组、电动机组和滚珠组均置于外壳内部。
6.根据权利要求1所述的一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪，其特征在于：所述滚珠组为一组金属滚珠，数目为10个，置于所述外壳底部的轨道凹槽内，滚珠组上部与测斜杆直接接触。
7.根据权利要求1所述的一种可实现360度范围角度自调整的测斜仪，其特征在于：所述控制记录微机通过数据电缆与测斜仪连接。控制记录微机上带有数字按键，并自带编好的程序控制所述电动机的运转和记录数据。
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