CN110120175A - 一种多倾角煤层物理模拟实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多倾角煤层物理模拟实验装置，包括载物板、水平调节装置、倾角调节装置和支撑板，所述水平调节装置还包括液压升降装置和水平仪，用以调整支撑板的水平度；所述倾角调节装置包括高度调节装置和球形连接件；所述球形连接件用以连接载物板和高度调节装置；所述高度调节装置安装在载物板的四个角下方位置，用以调节每个角所处空间的高度，本发明中设置有倾角调节装置，分别调节载物板的四个角的高度从而实现载物板上的煤层放置室倾角调节，以每个角的高度来建立特殊坐标系，从而使实验的数据更加精确。
Description
技术领域
本发明涉及岩石实验处理装置，尤其涉及一种多倾角煤层物理模拟实验装置。
背景技术
据调研，目前公开的相关领域的专利中，很多都涉及到煤层物理模拟实验装置，然而其中没有涉及到对于煤层倾角的调节，在实验室中，针对煤层角度的调节主要是对于某一平面进行的二维角度调节，而在实际煤层中，情况复杂，此实验装置不能很好的模拟出实际的煤层情况，导致实验结果与实际存在很大的误差。
因此有必要提出一种多倾角煤层物理模拟实验装置以解决上述问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多倾角煤层物理模拟实验装置，包括载物板、水平调节装置、倾角调节装置和支撑板，所述水平调节装置还包括液压升降装置和水平仪，用以调整支撑板的水平度；
所述倾角调节装置包括高度调节装置和球形连接件；
所述球形连接件用以连接载物板和高度调节装置；
所述高度调节装置安装在载物板的四个角下方位置，用以调节每个角所处空间的高度。
进一步，作为优选，所述液压升降装置包括液压主缸和液压副缸，所述液压主缸固定在液压副缸的侧面，所述液压副缸与液压主缸连接的一侧还设置有出油圈与液压主缸相连通。
进一步，作为优选，所述液压主缸为矩形五面体，其开口一侧，固定在液压副缸的侧面，所述液压主缸包括液压主缸腔体，所述液压主缸腔体中从下向上依次设置有油封一和防尘圈一，所述液压主缸腔体上部设置有丝杠螺母一，所述丝杆螺母一与调节丝杠螺纹连接，所述调节丝杠依次穿过防尘圈一和油封一，所述调节丝杠的端部设置有活塞一。
进一步，作为优选，所述液压副缸固定在底板的下方四个边角位置，所述液压副缸包括液压副缸腔体，所述液压腔体的上方设置有出油圈，所述液压腔体的下方从上向下依次设置有油封二和防尘圈二，所述液压腔体中还设置有活塞杆依次穿过油封二和防尘圈二，所述活塞杆靠近出油圈的一端设置有活塞二，所述活塞杆的另一端转动设置有支腿，所述支腿为空心结构，其侧面开有入口，用以放置配重块。
进一步，作为优选，所述支撑板的下方设置有底板，所述底板为矩形板，其上固定有多个支撑柱，所述支撑柱上固定有支撑板，所述支撑板的外形与底板的外形一致且对称设置在底板的上方，所述支撑板的四个角位置均设置有限位孔和通孔一，所述支撑板的四边均设置有水平仪，所述水平仪的内部滑动设置有滑块，所述水平仪的内部上方设置有正极片，所述正极片的正下方对称设置有负极片，所述正极片和负极片与报警器电性相连。
进一步，作为优选，所述高度调节装置包括齿轮传动缸、步进电机和丝杠，所述齿轮传动缸固定在支撑板上，所述步进电机固定在支撑板上且设置在齿轮传动缸的下方，所述丝杠穿过齿轮传动缸与球形连接件相连，所述齿轮传动缸包括齿轮传动缸腔体，所述齿轮传动缸腔体为矩形腔，所述齿轮传动缸腔体中设置有传动件和主动齿轮，所述传动件包括丝杠螺母二和被动轮，所述被动轮套接在丝杠螺母二的外圈，所述被动轮与主动齿轮相啮合，所述齿轮传动缸上还设置有通孔二和通孔三，所述通孔二与通孔一同轴心设置，所述传动件通过轴承与通孔二转动连接，所述步进电机的输出端穿过齿轮传动缸腔体并通过轴承与通孔三转动连接，所述主动齿轮固定在步进电机的输出端，所述丝杠与传动件螺纹连接。
进一步，作为优选，所述丝杠的一侧固定有限位滑杆，所述丝杠与限位滑杆共同形成h型，所述丝杠的直径与通孔一的直径一致且穿过通孔一，所述限位滑杆的直径与限位孔的直径一致且穿过限位孔。
进一步，作为优选，所述球形连接件包括球体和球形腔体，所述球体嵌入球形腔体中，所述球形腔体的直径比球体的直径大2-5mm，所述球体上还固定有T型连接件，所述T型连接件的另一端伸出球形腔体固定在载物板的下方，所述球形腔体的上方经倒角处理。
进一步，作为优选，所述载物板为矩形板，用以连接外部的煤层放置室，所述载物板的上方横向上开有两个燕尾槽，两个所述燕尾槽平行设置，所述燕尾槽上固定有固定板，所述固定板为长条形，所述固定板的下方设置有与燕尾槽相对应的燕尾凸块，所述固定板上还开有多个螺栓孔。
进一步，作为优选，所述步进电机由控制面板进行控制。
与现有技术相比，本发明提供了一种多倾角煤层物理模拟实验装置，具备以下有益效果：
(1)本发明中设置有倾角调节装置，分别调节载物板的四个角的高度从而实现载物板上的煤层放置室倾角调节，以每个角的高度来建立特殊坐标系，从而使实验的数据更加精确。
(2)本发明中设置有液压升降装置，将液压升降装置设计为液压主缸和液压副缸，方便调节支撑板的高度，使其更方便的达到水平状态。
(3)本发明中设置有球形连接件，更加方便对载物板的角度调节。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明的载物板的侧视图；
图3为本发明的固定固定板示意图；
图4为本发明的支撑板示意图；
图5为本发明的水平仪示意图；
图6为本发明的传动件示意图；
图7为本发明的齿轮传动缸示意图；
图中：1、载物板；11、燕尾槽；2、支撑板；21、限位孔；22、通孔一；23、水平仪；24、正极片；25、负极片；26、滑块；27、报警器；3、底板；31、支撑柱；4、液压主缸；41、液压主缸腔体；42、调节丝杠；43、防尘圈一；44、油封一；45、活塞一；46、丝杠螺母一；5、液压副缸；51、液压副缸腔体；52、活塞杆；53、防尘圈二；54、油封二；55、活塞二；56、支腿；57、出油圈；6、齿轮传动缸；61、齿轮传动缸腔体；62、通孔二；63、通孔三；7、步进电机；71、主动齿轮；72、传动件；73、丝杠螺母二；74、被动轮；8、丝杠；81、限位滑杆；9、球形连接件；91、球体；92、球形腔体；93、T型连接件；10、固定板；101、燕尾凸块；102、螺栓孔。
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。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种多倾角煤层物理模拟实验装置，包括载物板1、水平调节装置、倾角调节装置和支撑板2，所述水平调节装置还包括液压升降装置和水平仪23，用以调整支撑板2的水平度；
所述倾角调节装置包括高度调节装置和球形连接件9；
所述球形连接件9用以连接载物板1和高度调节装置；
所述高度调节装置安装在载物板1的四个角下方位置，用以调节每个角所处空间的高度。
本实施例中，所述液压升降装置包括液压主缸4和液压副缸5，所述液压主缸4固定在液压副缸5的侧面，所述液压副缸5与液压主缸4连接的一侧还设置有出油圈57与液压主缸4相连通。
本实施例中，所述液压主缸4为矩形五面体，其开口一侧，固定在液压副缸5的侧面，所述液压主缸4包括液压主缸腔体41，所述液压主缸腔体41中从下向上依次设置有油封一44和防尘圈一43，所述液压主缸腔体41上部设置有丝杠螺母一46，所述丝杆螺母一46与调节丝杠42螺纹连接，所述调节丝杠42依次穿过防尘圈一43和油封一44，所述调节丝杠42的端部设置有活塞一45，需要说明的是，本装置是放置在试验台上，试验台本体是较为平整的，因此只需稍微转动调节丝杠42来进行微调，本装置中只在调节丝杠42上部一小部分设置有螺纹，在调节丝杠42上下移动时，不影响液压主缸4的密封性。
本实施例中，所述液压副缸5固定在底板3的下方四个边角位置，所述液压副缸5包括液压副缸腔体51，所述液压腔体51的上方设置有出油圈57，所述液压腔体51的下方从上向下依次设置有油封二54和防尘圈二53，所述液压腔体51中还设置有活塞杆52依次穿过油封二54和防尘圈二53，所述活塞杆52靠近出油圈57的一端设置有活塞二55，所述活塞杆52的另一端转动设置有支腿56，所述支腿56为空心结构，其侧面开有入口，用以放置配重块，增加整体装置的重量，提高整体的稳定性。
本实施例中，所述支撑板2的下方设置有底板3，所述底板3为矩形板，其上固定有多个支撑柱31，所述支撑柱31上固定有支撑板2，所述支撑板2的外形与底板3的外形一致且对称设置在底板3的上方，所述支撑板2的四个角位置均设置有限位孔21和通孔一22，所述支撑板2的四边均设置有水平仪23，所述水平仪23的内部滑动设置有滑块26，所述水平仪23的内部上方设置有正极片24，所述正极片24的正下方对称设置有负极片25，所述正极片24和负极片25与报警器27电性相连，当支撑板2处于水平位置时，滑块26滑动至正极片24和负极片25之间的位置，并连通正极片24和负极片25，此时报警器27发出提示，报警器27可以是灯泡或者蜂鸣器。
本实施例中，所述高度调节装置包括齿轮传动缸6、步进电机7和丝杠8，所述齿轮传动缸6固定在支撑板2上，所述步进电机7固定在支撑板2上且设置在齿轮传动缸6的下方，所述丝杠8穿过齿轮传动缸6与球形连接件9相连，所述齿轮传动缸6包括齿轮传动缸腔体61，所述齿轮传动缸腔体61为矩形腔，所述齿轮传动缸腔体61中设置有传动件72和主动齿轮71，所述传动件72包括丝杠螺母二73和被动轮74，所述被动轮74套接在丝杠螺母二73的外圈，将丝杠螺母二73和被动轮74结合在一起，一方面被动轮74与主动轮71相啮合进行传动，同时带动丝杠螺母二73进行转动，丝杆螺母二73又与丝杠8相配合进行传动，所述齿轮传动缸6上还设置有通孔二62和通孔三63，所述通孔二62与通孔一22同轴心设置，所述传动件72通过轴承与通孔二62转动连接，所述步进电机7的输出端穿过齿轮传动缸腔体61并通过轴承与通孔三63转动连接，所述主动齿轮71固定在步进电机7的输出端，所述丝杠8与传动件72螺纹连接，将载物板1下方的四个角的位置均安装有高度调节装置，可分别对四个角的高度进行调节，从而实现对载物板1的倾角调节，收集每个角的高度的数据建立坐标系，可以模拟多种倾角，假设四个角的高度分别为A、B、C、D，那么此时倾角可表示为(A、B、C、D)，以具体的数值来记录倾角，进行试验，从而提高试验的精确性，还可以模拟出许多复杂的倾角，从而提高实际应用的价值。
本实施例中，所述丝杠8的一侧固定有限位滑杆81，所述丝杠8与限位滑杆81共同形成h型，所述丝杠8的直径与通孔一22的直径一致且穿过通孔一22，所述限位滑杆81的直径与限位孔21的直径一致且穿过限位孔21。
本实施例中，所述球形连接件9包括球体91和球形腔体92，所述球体91嵌入球形腔体92中，所述球形腔体92的直径比球体91的直径大2-5mm，所述球体91上还固定有T型连接件93，所述T型连接件93的另一端伸出球形腔体92固定在载物板1的下方，所述球形腔体92的上方经倒角处理，载物板1的下方四个角位置均设置有球形连接件9，使得每个角均能绕着球形连接件9自由转动，又由于每个球形连接件9的下方有高度调节装置对其进行限制，因此载物板1的四个角不会随意绕着球形连接件9转动，而球形腔体92的上方经倒角处理，增大载物板1的转动范围。
本实施例中，所述载物板1为矩形板，用以连接外部的煤层放置室，所述载物板1的上方横向上开有两个燕尾槽11，两个所述燕尾槽11平行设置，所述燕尾槽11上固定有固定板10，所述固定板10为长条形，所述固定板10的下方设置有与燕尾槽11相对应的燕尾凸块101，所述固定板10上还开有多个螺栓孔102，将煤层放置室的底部插入燕尾槽11中，并在煤层放置室的底部两侧安装固定板10，从而对煤层放置室进行进一步固定。
本实施例中，所述步进电机7由控制面板进行控制，步进电机7的旋转是以固定的角度一步一步运行的，由控制面板进行控制，可提高丝杠8上升和下降高度的准确性。
在具体实施时，首先将本装置放置在试验台，转动调节丝杠42使支撑板2尽量达到水平状态，在载物板1上固定连接煤层放置室，按照已计划的倾角数据进行相关的煤层物理模拟试验，记录实验数据，为以后的实际应用提供数据支持。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种多倾角煤层物理模拟实验装置，包括载物板(1)、水平调节装置、倾角调节装置和支撑板(2)，其特征在于：所述水平调节装置还包括液压升降装置和水平仪(23)，用以调整支撑板(2)的水平度；
所述倾角调节装置包括高度调节装置和球形连接件(9)；
所述球形连接件(9)用以连接载物板(1)和高度调节装置；
所述高度调节装置安装在载物板(1)的四个角下方位置，用以调节每个角所处空间的高度。
2.根据权利要求1所述的一种多倾角煤层物理模拟实验装置，其特征在于：所述液压升降装置包括液压主缸(4)和液压副缸(5)，所述液压主缸(4)固定在液压副缸(5)的侧面，所述液压副缸(5)与液压主缸(4)连接的一侧还设置有出油圈(57)与液压主缸(4)相连通。
3.根据权利要求2所述的一种多倾角煤层物理模拟实验装置，其特征在于：所述液压主缸(4)为矩形五面体，其开口一侧，固定在液压副缸(5)的侧面，所述液压主缸(4)包括液压主缸腔体(41)，所述液压主缸腔体(41)中从下向上依次设置有油封一(44)和防尘圈一(43)，所述液压主缸腔体(41)上部设置有丝杠螺母一(46)，所述丝杆螺母一(46)与调节丝杠(42)螺纹连接，所述调节丝杠(42)依次穿过防尘圈一(43)和油封一(44)，所述调节丝杠(42)的端部设置有活塞一(45)。
4.根据权利要求2所述的一种多倾角煤层物理模拟实验装置，其特征在于：所述液压副缸(5)固定在底板(3)的下方四个边角位置，所述液压副缸(5)包括液压副缸腔体(51)，所述液压腔体(51)的上方设置有出油圈(57)，所述液压腔体(51)的下方从上向下依次设置有油封二(54)和防尘圈二(53)，所述液压腔体(51)中还设置有活塞杆(52)依次穿过油封二(54)和防尘圈二(53)，所述活塞杆(52)靠近出油圈(57)的一端设置有活塞二(55)，所述活塞杆(52)的另一端转动设置有支腿(56)，所述支腿(56)为空心结构，其侧面开有入口，用以放置配重块。
5.根据权利要求1所述的一种多倾角煤层物理模拟实验装置，其特征在于：所述支撑板(2)的下方设置有底板(3)，所述底板(3)为矩形板，其上固定有多个支撑柱(31)，所述支撑柱(31)上固定有支撑板(2)，所述支撑板(2)的外形与底板(3)的外形一致且对称设置在底板(3)的上方，所述支撑板(2)的四个角位置均设置有限位孔(21)和通孔一(22)，所述支撑板(2)的四边均设置有水平仪(23)，所述水平仪(23)的内部滑动设置有滑块(26)，所述水平仪(23)的内部上方设置有正极片(24)，所述正极片(24)的正下方对称设置有负极片(25)，所述正极片(24)和负极片(25)与报警器(27)电性相连。
6.根据权利要求1所述的一种多倾角煤层物理模拟实验装置，其特征在于：所述高度调节装置包括齿轮传动缸(6)、步进电机(7)和丝杠(8)，所述齿轮传动缸(6)固定在支撑板(2)上，所述步进电机(7)固定在支撑板(2)上且设置在齿轮传动缸(6)的下方，所述丝杠(8)穿过齿轮传动缸(6)与球形连接件(9)相连，所述齿轮传动缸(6)包括齿轮传动缸腔体(61)，所述齿轮传动缸腔体(61)为矩形腔，所述齿轮传动缸腔体(61)中设置有传动件(72)和主动齿轮(71)，所述传动件(72)包括丝杠螺母二(73)和被动轮(74)，所述被动轮(74)套接在丝杠螺母二(73)的外圈，所述被动轮(74)与主动齿轮(71)相啮合，所述齿轮传动缸(6)上还设置有通孔二(62)和通孔三(63)，所述通孔二(62)与通孔一(22)同轴心设置，所述传动件(72)通过轴承与通孔二(62)转动连接，所述步进电机(7)的输出端穿过齿轮传动缸腔体(61)并通过轴承与通孔三(63)转动连接，所述主动齿轮(71)固定在步进电机(7)的输出端，所述丝杠(8)与传动件(72)螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的一种多倾角煤层物理模拟实验装置，其特征在于：所述丝杠(8)的一侧固定有限位滑杆(81)，所述丝杠(8)与限位滑杆(81)共同形成h型，所述丝杠(8)的直径与通孔一(22)的直径一致且穿过通孔一(22)，所述限位滑杆(81)的直径与限位孔(21)的直径一致且穿过限位孔(21)。
8.根据权利要求1所述的一种多倾角煤层物理模拟实验装置，其特征在于：所述球形连接件(9)包括球体(91)和球形腔体(92)，所述球体(91)嵌入球形腔体(92)中，所述球形腔体(92)的直径比球体(91)的直径大2-5mm，所述球体(91)上还固定有T型连接件(93)，所述T型连接件(93)的另一端伸出球形腔体(92)固定在载物板(1)的下方，所述球形腔体(92)的上方经倒角处理。
9.根据权利要求1所述的一种多倾角煤层物理模拟实验装置，其特征在于：所述载物板(1)为矩形板，用以连接外部的煤层放置室，所述载物板(1)的上方横向上开有两个燕尾槽(11)，两个所述燕尾槽(11)平行设置，所述燕尾槽(11)上固定有固定板(10)，所述固定板(10)为长条形，所述固定板(10)的下方设置有与燕尾槽(11)相对应的燕尾凸块(101)，所述固定板(10)上还开有多个螺栓孔(102)。
10.根据权利要求6所述的一种多倾角煤层物理模拟实验装置，其特征在于：所述步进电机(7)由控制面板进行控制。
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