CN109752508A - 一种状态可控的斜面颗粒流动实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种状态可控的斜面颗粒流动实验装置，包括实验台主体和设置在实验台主体下方的支撑座，所述实验台主体包括面板，所述面板的一端设有料斗，所述料斗的内侧设有出料口，所述面板沿长度方向设有两个侧板，所述侧板之间形成滑槽，所述滑槽远离料斗的一端设有力传感器；所述面板远离料斗的一端与支撑座的一端相铰接，所述支撑座的中部设有抬升机构。本发明通过面板倾斜实现颗粒物的下滑，模拟滑坡过程，并对颗粒物在下滑过程中进行力学检测，实现对滑坡以及相关问题的分析研究；通过抬升机构控制面板的倾斜角度、挡板控制出料口大小，可模拟多种状态情景测量；结构简单、实验效果好、数据测量准确。
Description
技术领域
本发明属于力学实验设备技术领域，涉及一种状态可控的斜面颗粒流动实验装置。
背景技术
滑坡是我国常见地质灾害类型，在滑坡易发生的半山腰处设置减速墙和挡墙不仅可阻挡部分碎石，同时可有效减小泥石的速度，很大程度上降低了滑坡造成的危害；但在工程实际中，经常会发生挡墙被巨大的冲击力破坏，挡墙不能有效阻挡碎石的现象；将挡墙修筑太高规格效果虽好，但却极大地增加了经济成本，设计一种防护结构尺寸和形状优化的挡墙，在防灾减灾工程中是极为重要的，所以需要进行相应的实验，得到相关数据已便于进行挡墙设计。
实时收集一个全尺度离散材料自然巧塌流动过程的真实数据缺乏现实的可行性，而已发生巧塌过程的重构由于极为有限的约束条件从而很难对其提供有效的检验，这对其流动过程的深入认识带来极大的困难；现急需一种实验装置模拟滑坡过程，并收集采集相应的实验数据，这对深入揭示这些复杂离散系统巧塌流动过程中蕴含的基本物理和力学问题及相应基础理论模型的建立都具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题提供一种状态可控的斜面颗粒流动实验装置。
为此，本发明采取如下技术方案：
一种状态可控的斜面颗粒流动实验装置，包括实验台主体、支撑座和数据采集系统，所述实验台主体包括面板，所述面板的一端设有料斗，所述料斗的内侧设有出料口，所述出料口处设有用于调节出料口大小的挡板，出料口处还设有电控活动门，所述面板沿长度方向设有两个侧板，所述侧板之间形成滑槽，所述滑槽远离料斗的一端设有力传感器；所述面板相对于料斗的一端与支撑座的一端相铰接，所述支撑座的中部设有抬升机构。
进一步地，所述抬升机构包括两个相对应的拉杆，所述拉杆的底端与支撑座的中部相铰接，所述拉杆的顶端铰接有连杆，所述连杆的顶端与面板的中部相铰接，连杆之间固定有横杆，所述支撑座的中部设有伺服电动缸，所述伺服电动缸的底端与支撑座的中部相铰接、顶端与横杆相铰接。
进一步地，所述出料口处设有挡板滑槽，所述挡板位于挡板滑槽内并可在板滑槽内移动。
进一步地，所述面板与支撑座的铰接处设有角度传感器。
进一步地，所述侧板为透明材质。
进一步地，所述支撑座上设有缓冲垫。
进一步地，所述滑槽相对于料斗的一端设有导料板。
本发明的有益效果在于：通过面板倾斜实现颗粒物的下滑，模拟滑坡过程，并对颗粒物在下滑过程中进行力学检测，实现对滑坡以及相关问题的分析研究；通过抬升机构控制面板的倾斜角度、挡板控制出料口大小，可模拟多种状态情景测量；结构简单、实验效果好、数据测量准确。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明抬升机构处的结构示意图；
图3为本发明料斗内部的结构示意图；
图中，1-实验台主体，2-支撑座，3-面板，4-料斗，5-出料口，6-挡板，7-电动活动门，8-侧板，9-滑槽，10-力传感器，11-抬升机构，111-拉杆，112-连杆，113-横杆，114-伺服电动缸，12-挡板滑槽，13-角度传感器，14-缓冲垫，15-导料板。
具体实施方式
如图1-3所示，一种状态可控的斜面颗粒流动实验装置，包括实验台主体1设置在试验台主体1下方的支撑座2，实验台主体1包括面板3，面板3的一端设有料斗4，料斗4的内侧设有出料口5，出料口5处设有用于调节出料口5大小的挡板6，出料口5处设有挡板滑槽12，挡板6位于挡板滑槽12内并可在挡板滑槽12内移动用于调节出料口5的大小，出料口5处还设有电动活动门7，通过电动活动门7的迅速开启使得料斗4内的颗粒从出料口5滑出；面板3沿长度方向设有两个侧板8，同时侧板8为透明材质，以便于在侧面观察实验情况，同时还可设置高速摄像机对实验的过程进行高速拍摄，侧板8之间形滑槽9，滑槽9远离于料斗4的一端设有力传感器10；面板3远离料斗4的一端与支撑座2的一端相铰接，同时铰接处设有用于测定面3板与水平面之间夹角的角度传感器13，支撑座2的中部设有抬升机构11，抬升机构11可将面板3设有料斗4的一侧抬起并使之与水平面形成一定夹角，使得颗粒可从高处滑落模拟滑坡过程以便于实验检测。
其中抬升机构11包括两个相对应的拉杆111和伺服电动缸114，拉杆111的底端与支撑座2的中部相铰接，拉杆111的顶端铰接有连杆112，连杆112的顶端与面板3的中部相铰接，连杆112之间固定有横杆113，伺服电动缸114位于支撑座2的中部，伺服电动缸114的底端与支撑座2的中部相铰接，伺服电动缸114的顶端与横杆113相铰接，同时当面板呈水平时，伺服电动缸114与水平面具有一定角度；拉杆111与连杆112构成合页结构，能够放大伺服电动缸114行程、推动面板3升起，同时伺服电动缸114内具有锁紧装置，面板3可在任意位置停留并自动锁止，不会发生坠落事故；同时伺服电动缸114可产生不高于8Hz振动，作用于面板3，用于模拟地震等情形，提高本装置的实验效果。
支撑座2上设有缓冲垫14，缓冲垫14为橡胶材质，用于减轻面板3回降时对验台主体1冲击，并降低噪音，对验台主体1起到一定的保护作用。
滑槽9远离料斗4的一端设有导料板15，用于以便于滑落颗粒的收集。
本发明使用时，将颗粒装入料斗4内，根据实验要求移动挡板6调整出料口5的大小，启动抬升机构11的伺服电动缸114，伺服电动缸114在推动横杆113的同时以伺服电动缸114的底端为圆心转动，连杆112在横杆113的带动下向上抬起，给面板3的中部施加推力，面板3以面板3与支撑座2的铰接点为圆心转动，当转动至所需角度时角度传感器发出信号抬升机构11停止工作，此时面板3与水平面呈相应角度，然后开启电动活动门7，电动活动门7开始速度快料斗4内的颗粒从出料口5瞬间滑出，并通过滑槽9向下滑落，在滑落时可通过力传感器10进行相关参数的测定，最后当颗粒滑落至滑槽9的底端时通过导料板15聚拢以便于收集；本发明可对颗粒进行特征态实验和冲击实验，操作简单方便，检测结果准确可靠。
Claims (7)
1.一种状态可控的斜面颗粒流动实验装置，其特征在于，包括实验台主体和设置在实验台主体下方的支撑座，所述实验台主体包括面板，所述面板的一端设有料斗，所述料斗的内侧设有出料口，所述出料口处设有用于调节出料口大小的挡板，出料口处还设有电控活动门，所述面板沿长度方向设有两个侧板，所述侧板之间形成滑槽，所述滑槽远离料斗的一端设有力传感器；所述面板远离料斗的一端与支撑座的一端相铰接，所述支撑座的中部设有抬升机构。
2.根据权利要求1所述的一种状态可控的斜面颗粒流动实验装置，其特征在于，所述抬升机构包括两个相对应的拉杆，所述拉杆的底端与支撑座的中部相铰接，所述拉杆的顶端铰接有连杆，所述连杆的顶端与面板的中部相铰接，连杆之间固定有横杆，所述支撑座的中部设有伺服电动缸，所述伺服电动缸的底端与支撑座的中部相铰接、顶端与横杆相铰接。
3.根据权利要求1所述的一种状态可控的斜面颗粒流动实验装置，其特征在于，所述出料口处设有挡板滑槽，所述挡板位于挡板滑槽内并可在板滑槽内移动。
4.根据权利要求1所述的一种状态可控的斜面颗粒流动实验装置，其特征在于，所述面板与支撑座的铰接处设有角度传感器。
5.根据权利要求1所述的一种状态可控的斜面颗粒流动实验装置，其特征在于，所述侧板为透明材质。
6.根据权利要求1所述的一种状态可控的斜面颗粒流动实验装置，其特征在于，所述支撑座上设有缓冲垫。
7.根据权利要求1所述的一种状态可控的斜面颗粒流动实验装置，其特征在于，所述滑槽相对于料斗的一端设有导料板。
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