CN108593257A - 一种整体式可升降推板式造波装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整体式可升降推板式造波装置，包括垂直放置的造波板(7)，所述造波板(7)的顶部连接有水平分布的安装框架(30)；所述安装框架(30)的前后两端分别连接有第一框架(1)和第二框架(6)；所述第一框架(1)和第二框架(6)固定设置在需要造波的、预先存储有水的水槽(100)上；所述造波板(7)位于所述水槽(100)里面；所述安装框架(30)上设置有一个升降机构，所述升降机构用于驱动所述造波板(7)和安装框架(30)进行垂直方向的直线移动。本发明可在造波的基础上实现升降功能，灵活地改变造波板在水中的浸深，增强造波机的整体造波效果，提升造波效率。
Description
技术领域
本发明涉及造波技术领域，特别是涉及一种具有可调节升降机构的摇板式造波机。
背景技术
目前，造波是一项重要的试验技术，在船舶、港口、海岸工程、海洋工程等领域占有重要的位置。
其中，造波机作为一种能够在实验水池中人为造出各种波浪,对船舶、港工、波浪发电装置等进行模拟试验的专用设备,是室内模拟海洋环境中不可缺少的装置。目前，通过在波浪水槽内，利用造波机模拟规则波或不规则波，从而进行模型试验,是港口工程和波浪能开发装置设计的主要依据。
此外，造波机也是水工实验室里常用的一种模拟自然情况下波浪状态的实验设备。科研人员可以通过模拟波浪，并对其模拟的数据进行分析研究，得到与现实情况下基本吻合的实验结论，从而避免到实际环境中勘测的诸多不便，节约了时间和经费，减少了作业风险，并且能模拟很多自然界中特定的风浪形式，避免等待该现象的时间周期，对研究工作有很大的帮助，是科研的重要手段之一。
但是，现有的造波机，其在安装后，其具有的推波板的位置和高度固定，无法改变造波板在水中的浸深，因此，其造波效果单一，造波效率不高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种整体式可升降推板式造波装置，其可以在造波的基础上实现升降功能，灵活地改变造波板在水中的浸深，增强造波机的整体造波效果，提升造波效率，有利于推广应用，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种整体式可升降推板式造波装置，包括垂直放置的造波板，所述造波板的顶部连接有水平分布的安装框架；
所述安装框架的前后两端分别连接有第一框架和第二框架；所述第一框架和第二框架固定设置在需要造波的、预先存储有水的水槽上；
所述造波板位于所述水槽里面；
所述安装框架上设置有一个升降机构，所述升降机构用于驱动所述造波板和安装框架进行垂直方向的直线移动。
其中，所述第一框架和第二框架通过螺栓固定在水槽上。
其中，所述安装框架前端左右两侧分别贯穿通过一个第一螺杆，所述第一螺杆的上下两端与第一框架固定连接；
所述安装框架后端左右两侧分别贯穿通过一个第二螺杆，所述第二螺杆的上下两端与第二框架固定连接。
其中，所述升降机构具体包括：
所述安装框架的后端横向固定设置有一个第一转轴；
所述第一转轴上设置有涡轮和第三齿轮；
所述第一框架在所述第三齿轮正后方的设置设置有一个垂直分布的齿条架；
所述齿条架在朝向所述第二齿轮的侧面上设置有齿条；
所述第三齿轮与齿条相啮合。
其中，所述涡轮与一个纵向分布的蜗杆的后端相啮合；
所述蜗杆的前端通过一个第一联轴器与第一齿轮具有的纵向中心轴的后端相连接，所述第一齿轮的纵向中心轴的前端与一个滚珠丝杠轴后端的滚珠丝杠螺母副相连接；
所述滚珠丝杠轴的前端通过一个滚珠丝杠轴支座固定设置在第二框架上；
所述第一齿轮的左侧与一个第二齿轮的右侧相啮合；
所述第二齿轮中纵向贯穿连接有第二转轴；
第二转轴的后端通过一个第二联轴器与外部驱动电机的驱动输出轴相连接。
其中，所述第一转轴的左右两端分别通过一个整体式轴承座与所述安装框架相连接。
其中，所述涡轮和第二齿轮通过键槽链接固定在所述第一转轴外壁；
所述齿条通过螺栓固定在齿条架上。
其中，所述滚珠丝杠螺母副的底部与一个横向分布的滑动板相连接；
所述滚珠丝杠轴的左右两边分别设置有纵向分布的第一直线导轨光轴和第二直线导轨光轴；
所述第一直线导轨光轴和第二直线导轨光轴的后端分别固定连接所述安装框架的中部；
所述第一直线导轨光轴和第二直线导轨光轴的前端分别固定连接所述第二框架；
所述造波板的左端顶部间隔设置有两个第一直线导轨滑块，所述造波板的右端顶部间隔设置有两个第二直线导轨滑块；
所述第一直线导轨光轴贯穿通过所述第一直线导轨滑块；
所述第二直线导轨光轴贯穿通过所述第二直线导轨滑块。
其中，所述两个第一直线导轨滑块之间的位置设置有第一造波板支架，第一造波板支架固定设置在所述造波板的左端顶部；
所述两个第二直线导轨滑块之间的位置设置有第二造波板支架，第二造波板支架固定设置在所述造波板的右端顶部；
所述第一造波板支架固定在两个第一直线导轨滑块的下方；
所述第二造波板支架固定在两个第二直线导轨滑块的下方；
所述滚珠丝杠螺母副下方固定设置有第三造波板支架，第三造波板支架固定设置在所述造波板的顶部中部。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种整体式可升降推板式造波装置，其可以在造波的基础上实现升降功能，灵活地改变造波板在水中的浸深，增强造波机的整体造波效果，提升造波效率，有利于推广应用，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种整体式可升降推板式造波装置的立体结构示意图；
图2为本发明提供的一种整体式可升降推板式造波装置的左视图；
图3为本发明提供的一种整体式可升降推板式造波装置的后视图；
图4为本发明提供的一种整体式可升降推板式造波装置的俯视图；
图5为本发明提供的一种整体式可升降推板式造波装置安装在实验水槽时的工作状态示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图5，本发明提供了一种整体式可升降推板式造波装置，包括垂直放置的造波板7，所述造波板7的顶部连接有水平分布的安装框架30；
所述安装框架30的前后两端分别连接有第一框架1和第二框架6；所述第一框架1和第二框架6固定设置在需要造波的、预先存储有水的水槽100上；
所述造波板7位于所述水槽100里面；
所述安装框架30上设置有一个升降机构，所述升降机构用于驱动所述造波板7和安装框架30进行垂直方向的直线移动。
在本发明中，具体实现上，所述第一框架1和第二框架6可以通过螺栓固定在水槽100上。
在本发明中，具体实现上，所述安装框架30前端左右两侧分别贯穿通过一个第一螺杆81，所述第一螺杆81的上下两端与第一框架1固定连接；
所述安装框架30后端左右两侧分别贯穿通过一个第二螺杆82，所述第二螺杆82的上下两端与第二框架6固定连接。
需要说明的是，此时，第一螺杆81和第二螺杆82起到导向作用，当有外力推动安装框架30进行垂直方向移动时，它们可以对安装框架进行限位和导向，保证移动的稳定和可靠。
在本发明中，具体实现上，所述升降机构具体包括：
所述安装框架30的后端横向固定设置有一个第一转轴14；
所述第一转轴14上设置有涡轮12和第三齿轮15；
所述第一框架1在所述第三齿轮15正后方的设置有一个垂直分布的齿条架9；
所述齿条架9在朝向所述第二齿轮15的侧面上设置有齿条2；
所述第三齿轮15与齿条2相啮合。
具体实现上，所述涡轮12与一个纵向分布的蜗杆16的后端相啮合(蜗杆16位于涡轮12顶部)；
所述蜗杆16的前端通过一个第一联轴器17与第一齿轮10具有的纵向中心轴的后端相连接，所述第一齿轮10的纵向中心轴的前端与一个滚珠丝杠轴22后端的滚珠丝杠螺母副24相连接；
所述滚珠丝杠轴22的前端通过一个滚珠丝杠轴支座23固定设置在第二框架6上；
所述第一齿轮10的左侧与一个第二齿轮11的右侧相啮合；
所述第二齿轮11中纵向贯穿连接有第二转轴18；
第二转轴18的后端通过一个第二联轴器(图略)与外部驱动电机的驱动输出轴相连接(需要说明的是，第二转轴18的前后两端还分别通过轴承座设置在安装框架30上，从而方便第二转轴18旋转)。
具体实现上，所述第一转轴14的左右两端分别通过一个整体式轴承座13与所述安装框架30相连接。
具体实现上，所述涡轮12和第二齿轮15通过键槽链接固定在所述第一转轴14外壁。因此，如果涡轮12转动，能够带动第二齿轮15一起转动。
具体实现上，所述齿条2通过螺栓固定在齿条架9上。
为了实现在纵向直线方向平稳地运动，具体实现上，所述滚珠丝杠螺母副24的底部与一个横向分布的滑动板40相连接；
所述滚珠丝杠轴22的左右两边分别设置有纵向分布的第一直线导轨光轴211和第二直线导轨光轴212；
所述第一直线导轨光轴211和第二直线导轨光轴212的后端分别固定连接所述安装框架30的中部；
所述第一直线导轨光轴211和第二直线导轨光轴212的前端分别固定连接所述第二框架6；
所述造波板7的左端顶部间隔设置有两个第一直线导轨滑块5，所述造波板7的右端顶部间隔设置有两个第二直线导轨滑块25；
所述第一直线导轨光轴211贯穿通过所述第一直线导轨滑块5；
所述第二直线导轨光轴212贯穿通过所述第二直线导轨滑块25。
对于本发明，通过第一直线导轨光轴211和第二直线导轨光轴212以及滑动板40之间的配合，可以使得滑动板40在进行纵向前后方向的直线往复运动时，移动更加平稳、可靠，从而滑动板40可以推动第一直线导轨滑块5和第二直线导轨滑块25以及下方的造波板7进行平稳、可靠地移动，延长本发明的整体使用寿命。
具体实现上，所述两个第一直线导轨滑块5之间的位置设置有第一造波板支架201，第一造波板支架201固定设置在所述造波板7的左端顶部；
所述两个第二直线导轨滑块25之间的位置设置有第二造波板支架202，第二造波板支架202固定设置在所述造波板7的右端顶部；
所述第一造波板支架201固定在两个第一直线导轨滑块5的下方；
所述第二造波板支架202固定在两个第二直线导轨滑块25的下方；
所述滚珠丝杠螺母副24下方固定设置有第三造波板支架203，第三造波板支架203固定设置在所述造波板7的顶部中部。
需要说明的是，第三造波板支架203和第一造波板支架201、第二造波板支架202的作用相同，其可以在滚珠丝杠轴22的滚珠丝杠螺母副24以及滑动板40的推动作用下，在纵向前后方向实现直线往复运动，即带动造波板7在纵向前后方向实现直线往复运动。
需要说明的是，对于本发明，通过外部驱动电机的驱动输出轴转动，通过第二联轴器(图略)的作用，可以使得相连的第二转轴18转动，同时，借助第二齿轮11和第一齿轮10之间的啮合，可以带动滚珠丝杠轴22转动，滚珠丝杠轴22的滚珠丝杠螺母副24与滑动板40相连接，从而能够将滚珠丝杠轴22的转动转化为滑动板40在纵向前后方向的直线往复运动，进而推动第一直线导轨滑块5和第二直线导轨滑块25以及下方的造波板7进行平稳、可靠地横向直线往复运动，从而推动水槽100中存储的水，实现良好的造波功能。
因此，对于本发明，在外部驱动电机工作时，能够实现推波板进行横向直线方向的摆动，从而达到造波的效果。
需要说明的是，对于本发明，其具有的升降机构，采用蜗轮12与蜗杆16、第三齿轮15与齿条2相结合的方式，可以实现升降过程的自锁，保障了升降过程的安全。
具体实现上，为实现对安装框架30以及造波板7的升降，本发明通过第一联轴器17将滚珠丝杠轴22与蜗杆16连接，从而带动蜗轮12、蜗杆16转动；由于蜗轮12与第三齿轮15通过键槽连接固定在同一个转轴(即第一转轴14)上，蜗轮12转动，从而带动第三齿轮15转动，齿条2通过螺栓连接固定在齿条架9上，同时，齿条架9通过螺栓固定在第一框架1上，因此，通过第三齿轮15与齿条2的啮合配合，可以使得第三齿轮15沿着齿条2在齿条架9上进行垂直方向的上下移动，从而可以使得安装框架30以及连接的造波板，能够通在垂直(即竖直)方向进行直线运动。
在本发明中，具体实现上，所述推波板7采用不锈钢板和不锈钢方管焊接而成。所述第一框架1和第二框架6采用不锈钢方管焊接而成。
需要说明的是，对于本发明提供的整体式可升降推板式造波装置装置，其在工作时，第一框架1和第二框架6相对于实验水槽固定，而安装框架30则会在升降过程中实现竖直方向的移动。
在本发明中，具体实现上，本发明可以采用电机变频PLC控制装置，来控制伺服电机(作为外部驱动电机)，实现伺服电机的转速以及转数的无级调节，伺服电机通过联轴器与滚珠丝杠轴连接，依靠滚珠丝杠轴将电机的转动，转化为推波板的轴向直线往复运动。
因此，对于本发明提供的整体式可升降推板式造波装置，与现有技术相比较，其具有以下的技术效果：
1、对于本发明，其可以通过一个驱动电机，借助一对啮合齿轮和联轴器，即可以实现驱动第一转轴14和第二转轴18的运动；
2、对于本发明，其通过将蜗轮、蜗杆与齿轮、齿条配合，实现支架升降过程的自锁，提高了装置的安全性能；
3、对于本发明，齿条2通过螺栓固定在齿条架9上，在升降过程中，齿条相对于已有固定装置静止，通过第三齿轮15与齿条2的啮合，来实现整个安装框架和造波板的移动；
4、对于本发明，安装框架30分别通过第一螺杆、第二螺杆，分别实现其在第一框架和第二框架上的位置限位，在升降的同时，螺杆和螺栓的连接方式，能承担一部分装置的自重，降低了齿轮齿条接触面上的接触应力，有利于提高装置的使用寿命；
5、本发明通过滚珠丝杠轴将外部驱动电机的转动，转化为滑动板的直线往复运动，实现推动推波板进行往复摆动，同时，利用齿轮齿条和蜗轮蜗杆的配合，实现安装框架的升降。因此，本发明具有整体性好、安装便捷，拆卸和组装方便，在常规的推板式造波装置的基础上，通过增加了一套升降装置，可在造波的同时，实现造波装置在竖直方向的直线运动，在实验室水深不易改变的情况下，可通过升降装置的工作改变推波板的浸深，更方便了实验参数的改变；
6、本发明拆卸和组装方便，既可以做成与实验水槽无关的整体式造波装置，又可以做成固定于实验水槽上的造波装置，对实验水槽的影响较小，不影响实验室水槽上其他实验的进行；
7、本发明中的升降装置的拆卸和组装不影响对造波装置的造波要求，升降装置的工作并不影响造波装置的工作和造波质量，可根据试验要求不同改变装置的功能；
8、本发明既实现了常见推板式造波装置的造波功能，又在此基础上，实现了造波装置在竖直方向的直线运动，结构简单、紧凑，操作方便，安装便捷，整体性好，便于拆卸和组装，在操作简单的同时，又实现了更多方面的改变造波试验参数。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种整体式可升降推板式造波装置，其可以在造波的基础上实现升降功能，灵活地改变造波板在水中的浸深，增强造波机的整体造波效果，提升造波效率，有利于推广应用，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种整体式可升降推板式造波装置，其特征在于，包括垂直放置的造波板(7)，所述造波板(7)的顶部连接有水平分布的安装框架(30)；
所述安装框架(30)的前后两端分别连接有第一框架(1)和第二框架(6)；所述第一框架(1)和第二框架(6)固定设置在需要造波的、预先存储有水的水槽(100)上；
所述造波板(7)位于所述水槽(100)里面；
所述安装框架(30)上设置有一个升降机构，所述升降机构用于驱动所述造波板(7)和安装框架(30)进行垂直方向的直线移动。
2.如权利要求1所述的整体式可升降推板式造波装置，其特征在于，所述第一框架(1)和第二框架(6)通过螺栓固定在水槽(100)上。
3.如权利要求1所述的整体式可升降推板式造波装置，其特征在于，所述安装框架(30)前端左右两侧分别贯穿通过一个第一螺杆(81)，所述第一螺杆(101)的上下两端与第一框架(1)固定连接；
所述安装框架(30)后端左右两侧分别贯穿通过一个第二螺杆(82)，所述第二螺杆(82)的上下两端与第二框架(6)固定连接。
4.如权利要求1所述的整体式可升降推板式造波装置，其特征在于，所述升降机构具体包括：
所述安装框架(30)的后端横向固定设置有一个第一转轴(14)；
所述第一转轴(14)上设置有涡轮(12)和第三齿轮(15)；
所述第一框架(1)在所述第三齿轮(15)正后方的设置设置有一个垂直分布的齿条架(9)；
所述齿条架(9)在朝向所述第二齿轮(15)的侧面上设置有齿条(2)；
所述第三齿轮(15)与齿条(2)相啮合。
5.如权利要求4所述的整体式可升降推板式造波装置，其特征在于，所述涡轮(12)与一个纵向分布的蜗杆(16)的后端相啮合；
所述蜗杆(16)的前端通过一个第一联轴器(17)与第一齿轮(10)具有的纵向中心轴的后端相连接，所述第一齿轮(10)的纵向中心轴的前端与一个滚珠丝杠轴(22)后端的滚珠丝杠螺母副(24)相连接；
所述滚珠丝杠轴(22)的前端通过一个滚珠丝杠轴支座(23)固定设置在第二框架(6)上；
所述第一齿轮(10)的左侧与一个第二齿轮(11)的右侧相啮合；
所述第二齿轮(11)中纵向贯穿连接有第二转轴(18)；
第二转轴(18)的后端通过一个第二联轴器与外部驱动电机的驱动输出轴相连接。
6.如权利要求4或5所述的整体式可升降推板式造波装置，其特征在于，所述第一转轴(14)的左右两端分别通过一个整体式轴承座(13)与所述安装框架(30)相连接。
7.如权利要求4或5所述的整体式可升降推板式造波装置，其特征在于，所述涡轮(12)和第二齿轮(15)通过键槽链接固定在所述第一转轴(14)外壁；
所述齿条(2)通过螺栓固定在齿条架(9)上。
8.如权利要求5所述的整体式可升降推板式造波装置，其特征在于，所述滚珠丝杠螺母副(24)的底部与一个横向分布的滑动板(40)相连接；
所述滚珠丝杠轴(22)的左右两边分别设置有纵向分布的第一直线导轨光轴(211)和第二直线导轨光轴(212)；
所述第一直线导轨光轴(211)和第二直线导轨光轴(212)的后端分别固定连接所述安装框架(30)的中部；
所述第一直线导轨光轴(211)和第二直线导轨光轴(212)的前端分别固定连接所述第二框架(6)；
所述造波板(7)的左端顶部间隔设置有两个第一直线导轨滑块(5)，所述造波板(7)的右端顶部间隔设置有两个第二直线导轨滑块(25)；
所述第一直线导轨光轴(211)贯穿通过所述第一直线导轨滑块(5)；
所述第二直线导轨光轴(212)贯穿通过所述第二直线导轨滑块(25)。
9.如权利要求8所述的整体式可升降推板式造波装置，其特征在于，所述两个第一直线导轨滑块(5)之间的位置设置有第一造波板支架(201)，第一造波板支架(201)固定设置在所述造波板(7)的左端顶部；
所述两个第二直线导轨滑块(25)之间的位置设置有第二造波板支架(202)，第二造波板支架(202)固定设置在所述造波板(7)的右端顶部；
所述第一造波板支架(201)固定在两个第一直线导轨滑块(5)的下方；
所述第二造波板支架(202)固定在两个第二直线导轨滑块(25)的下方；
所述滚珠丝杠螺母副(24)下方固定设置有第三造波板支架(203)，第三造波板支架(203)固定设置在所述造波板(7)的顶部中部。
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