CN111426494B - 一种用于模型试验系统的升降臂台架及工作方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种用于模型试验系统的升降臂台架及工作方法，涉及模型试验领域，包括第一支架和第二支架，所述第一支架的两侧分别铰接有双摇杆机构，两组双摇杆机构对应的连杆之间通过固定板连接；所述固定板朝向第一支架的一侧安装有加载机构，用于对试件进行加载；一双摇杆机构配合有伸缩杆，所述伸缩杆一端铰接在双摇杆结构上，另一端铰接在第二支架上，利用四杆机构将加载机构与支架连接，通过四杆机构的摆动切换加载机构的所处位置，在安装试件时，加载机构撤离试件的安装过程的路径，安装完毕后，加载机构重新恢复原位置进行加载操作，实现加载机构移动的自动化，提高工作位置的定位精度，使得试验过程衔接紧密。

Description

一种用于模型试验系统的升降臂台架及工作方法

技术领域

本公开涉及模型试验领域，特别涉及一种用于模型试验系统的升降臂台架及工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

随着我国水利水电、交通运输等基础设施建设的快速发展，地下工程建设数量不断增加，规模越来越大，范围不断拓展，随之而来遇到的工程建设的难度也会越来越大。针对这一现象，科学工作者通过各种研究手段对地下工程设计、施工和运营规律进行探索，其中，地下工程模型试验是对地下工程进行仿真模拟，指导地下工程设计和施工的一种有效的方法和手段。模型试验主要包括模型试验台架装置、加载系统、相似材料、量测元件等部分。

行业内进行结构模型试验，并逐渐建立了相似理论；许多大型工程项目进行了地质力学模型试验研究，并取得大批研究成果。

发明人发现，目前随着结构模型试验的逐渐成熟，模型试验本身还须向更广和更深的方向发展，随之模型体越来越大，受力条件越来越复杂，常出现模型试验试件的安装及加载问题，传统模型试验台架安装模型试验试件常需拆开试验台架，然后进行试件的装载，在试件装载后重新安装试验台架；但是其安装过程中需要重新对试验台架进行位置校准，一方面使得加载操作过程繁复，效率低下，另一方面，对试验台架的安装过程中的精度直接影响后续的加载过程，导致加载精度的降低；整个试验过程繁琐，效率低下，费时费力，无法实现自动化，使试验过程衔接不紧密。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种用于模型试验系统的升降臂台架及工作方法，利用四杆机构将加载机构与支架连接，通过四杆机构的摆动切换加载机构的所处位置，在安装试件时，加载机构撤离试件的安装过程的路径，安装完毕后，加载机构重新恢复原位置进行加载操作，实现加载机构移动的自动化，提高工作位置的定位精度，使得试验过程衔接紧密。

本公开的第一目的是提供一种用于模型试验系统的升降臂台架，采用以下技术方案：

包括第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架对接形成L型框架，所述第一支架的两侧分别铰接有双摇杆机构，两组双摇杆机构对应的连杆之间通过固定板连接；所述固定板朝向第一支架的一侧安装有加载机构，用于对试件进行加载；一双摇杆机构配合有伸缩杆，所述伸缩杆一端铰接在双摇杆结构上，另一端铰接在第二支架上，所述伸缩杆通过伸缩带动双摇杆机构转动从而驱动固定板移动，用于改变固定板与第一支架、第二支架的相对位置。

两组双摇杆机构配合固定板共同构成了升降臂，利用升降臂驱动加载机构移动切换其工作位置。

进一步地，所述双摇杆机构以第一支架作为机架，双摇杆机构的连架杆均铰接在第一支架上，连架杆在伸缩杆的带动下绕其对应的铰接点转动，从而改变连架杆与第一支架的夹角。

进一步地，一双摇杆机构的一连架杆向上延伸，形成固定部，所述伸缩杆一端与固定部铰接，通过固定部驱动双摇杆机构。

进一步地，所述双摇杆机构的连杆为连接板，用于连接对应的两个连架杆，两个连接板之间通过固定板连接。

进一步地，所述固定板远离加载机构的一侧设有肋板，所述肋板一侧配合固定板，另一侧配合连接板，形成加固结构。

进一步地，所述加载机构包括加载油缸和加载板，所述加载油缸一端安装在固定板上，另一端与加载板连接，所述加载板朝向第一支架，加载油缸通过加载板输出加载力。

本公开的第二目的是提供一种用于模型试验系统的升降臂台架的工作方法，利用如上所述的用于模型试验系统的升降臂台架，包括以下步骤：

伸缩杆伸长带动双摇杆机构转动，驱动固定板、加载机构升起；

固定板和加载机构离开试件装载时的移动路劲，将试件依照路径装载至预定位置；

伸缩杆缩短带动双摇杆机构反向转动，驱动固定板、加载机构回落；

加载机构到达指定位置后，加载机构开始工作，对试件进行加载。

进一步地，所述升降杆在框架的单侧布置，不与试件发生干涉。

进一步地，所述双摇杆机构的移动路径上设有限位块，约束双摇杆机构的活动范围，并辅助确定加载机构的工作位置。

进一步地，所述双摇杆机构转动带动固定板回落时，根据加载机构的工作位置调整其回落后的位置。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)利用两组双摇杆机构配合固定杆形成了升降臂结构，利用伸缩杆驱动升降臂的动作，克服了传统模型试验系统的升降臂中操作过程繁琐，所需人力物力大、耗时长的不足，相较于传统模型试验系统的开关门机构，实现了升降臂的自动化，提高了试验效率，使得系统应用更加广泛；

(2)利用双摇杆机构配合伸缩杆作为驱动机构，带动加载机构移动位置，能够切换至试件装载路径以外，方便试件的装载，提高试件装载的效率，并能够按照原路径返回原位置，从而保证更换试件或装载试件后加载机构的精确定位；

(3)采用两侧布置的双摇杆机构，为固定板两端提供稳定的支撑，保证加载机构在工作时的稳定。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2中升降臂台架的结构示意图；

图2为本公开实施例1、2中升降臂与框架配合的结构示意图；

图3为本公开实施例1、2中升降臂与加载机构配合的结构示意图；

图4为本公开实施例1、2中伸缩杆的结构示意图。

图中，1-框架，2-第一升降杆，3-第二升降杆，4-连接板，5-固定板，6-加固块，7-伸缩杆，8-支座，9-加载油缸，10-加载板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中试验台架安装模型试验试件常需拆开试验台架，然后进行试件的装载，在试件装载后重新安装试验台架；但是其安装过程中需要重新对试验台架进行位置校准，一方面使得加载操作过程繁复，效率低下，另一方面，对试验台架的安装过程中的精度直接影响后续的加载过程，导致记载精度的降低；整个试验过程繁琐，效率低下，费时费力，无法实现自动化，使试验过程衔接不紧密，针对上述问题，本公开提出了一种用于模型试验系统的升降臂台架及工作方法。

实施例1

本公开的一种典型的实施方式中，如图1-图4所示，提出了一种用于模型试验系统的升降臂台架。

针对工程模型试验中，常出现模型试验试件的安装及加载问题；本实施例提供一种升降臂台架，其主体结构包括框架1、升降臂、伸缩杆7和加载机构；

升降臂安装在框架上，所述伸缩杆一端铰接在升降臂上，另一端铰接在框架上，所述加载机构安装在升降臂上，通过伸缩杆的伸缩动作，能够驱动升降臂的运动，从而带动加载机构共同动作，改变升降臂与框架的夹角关系，并改变加载机构与框架的相对位置，从而实现工作加载状态和装载试件状态的切换。

如图1、图2所示，框架包括相互对接的第一支架和第二支架，呈L型结构，所述第一支架的两侧分别铰接有双摇杆机构，两组双摇杆机构对应的连杆之间通过固定板连接，两组双摇杆机构配合固定板共同组成升降臂；

需要指出的是，双摇杆机构包括机架、连架杆和连杆，在本实施例中，第一支架作为双摇杆机构的机架，每组双摇杆机构的两个连架杆均铰接在第一支架上，连架杆在伸缩杆的带动下绕其对应的铰接点转动，从而改变连架杆与第一支架的夹角。

当然，可以理解的是，在本实施例中，伸缩杆为升降臂的升降杆，升降杆通过铰链与第一支架连接，其铰链可以选用六角圆柱头螺钉，也可以选用销钉结构，实现升降杆绕铰接点的转动即可；升降杆转动能够调节升降杆与第一支架之间的夹角，从而改变固定板的位置；

模型试验系统的自动升降臂，大大简化了模型试验试件的安装过程，节省人力物力，使模型试验操作简单高效。

所述双摇杆机构的连杆为连接板4，用于连接对应的两个连架杆，两个连接板之间通过固定板5连接；所述固定板朝向第一支架的一侧安装有加载机构，用于对试件进行加载；所述的加载机构对试件提供加载力，其包括加载油缸9和加载板10，所述加载油缸9一端安装在固定板上，另一端与加载板连接，所述加载板朝向第一支架，加载油缸通过加载板输出加载力；

在本实施例中，升降杆不仅需要绕第一支架上的铰接点转动，还需要提供约束力，在加载过程中，加载机构输出加载力的同时还会对固定板产生一个反力，此反力通过升降臂传递给框架；

所述的框架可以选用钢结构框架，其具有良好的稳定性，用于支撑、固定整个升降臂，并为加载机构提供反力作用。

具体的，所述的升降臂包括类三角形的第一升降杆2、三个长条形的第二升降杆3、连接板4、固定板5和加固块6，所述的升降臂一侧设有一个类三角形的第一升降杆2和一个长条形第二升降杆3，另一侧设有两个长条形第二升降杆3，两侧的升降杆与所述的连接板4通过六角圆柱头螺钉铰接，所述的固定板5与所述的连接板4相连接，所述的加固块6设在连接板与固定板之间，所述加固块6具有加固稳定作用，防止所述的升降臂破坏、变形。

进一步地，所述升降臂的动作通过伸缩杆7来驱动，一双摇杆机构配合有伸缩杆，所述伸缩杆一端铰接在双摇杆结构上，另一端铰接在第二支架上，所述伸缩杆通过伸缩带动双摇杆机构转动从而驱动固定板移动，用于改变固定板与第一支架、第二支架的相对位置；

具体的，所述的伸缩杆的两端通过支座8分别铰接，在本实施例中，所述的伸缩杆可以采用升降液压缸，所述的升降液压缸7上下两侧通过油缸固定支座分别与所述的类三角形第一升降杆2和钢结构框架1的第二支架相连，所述的升降液压系统为所述的升降臂的升起和落下提供动力；

模型试验系统的自动升降臂，实现了自动化，节省了升降臂升降时间，提高了试验效率，使试验过程衔接紧密。

在本实施例中，升降杆采用单侧驱动的方式，将驱动力利用固定杆从一双摇杆机构传递到另一双摇杆机构，保证同步运行；使对模型试验试件加载方便快捷，使模型试验更加精细。

另外，采用单侧驱动，能够增大试件装载时可供活动的范围，降低装载难度，保证装载试件的顺畅进行；

当然，可以理解的是，在能够保证试件正常装载的基础上，也可以采用双侧驱动，或采用其他驱动方式，能够实现升降臂的正常驱动，并保证升降臂的运行稳定即可。

实施例2

本公开的另一典型实施例中，如图1-图4所示提供一种用于模型试验系统的升降臂台架的工作方法，利用如实施例1所述的升降臂台架。

采用以下步骤：

伸缩杆伸长带动双摇杆机构转动，驱动固定板、加载机构升起；

固定板和加载机构离开试件装载时的移动路劲，将试件依照路径装载至预定位置；

伸缩杆缩短带动双摇杆机构反向转动，驱动固定板、加载机构回落；

加载机构到达指定位置后，加载机构开始工作，对试件进行加载。

进一步地，所述升降杆在框架的单侧布置，不与试件发生干涉；

所述双摇杆机构的移动路径上设有限位块，约束双摇杆机构的活动范围，并辅助确定加载机构的工作位置；所述双摇杆机构转动带动固定板回落时，根据加载机构的工作位置调整其回落后的位置；

在本实施例中，其初始位置处设置有限位块，为加载试验的位置，在回落时，升降臂回落至初始位置即可。

对于升降臂的转动角度，根据试件装载过程中所需的操作区域进行调整，使得升降臂在转动后形成方便装载的操作空间；

利用双摇杆机构配合伸缩杆作为驱动机构，带动加载机构移动位置，能够切换至试件装载路径以外，方便试件的装载，提高试件装载的效率，并能够按照原路径返回原位置，从而保证更换试件或装载试件后加载机构的精确定位。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于模型试验系统的升降臂台架，其特征在于，包括框架、升降臂、伸缩杆和加载机构；

所述框架包括第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架对接形成L型框架，所述第一支架的两侧分别铰接有双摇杆机构，两组双摇杆机构对应的连杆之间通过固定板连接；所述固定板朝向第一支架的一侧安装有加载机构，用于对试件进行加载；一双摇杆机构配合有伸缩杆，所述伸缩杆一端铰接在双摇杆结构上，另一端铰接在第二支架上，所述伸缩杆通过伸缩带动双摇杆机构转动从而驱动固定板移动，用于改变固定板与第一支架、第二支架的相对位置；

所述升降臂包括一个类三角形的第一升降杆、三个长条形的第二升降杆、连接板、固定板和加固块，所述升降臂一侧设有一个第一升降杆和一个第二升降杆，另一侧设有两个第二升降杆，两侧的第二升降杆一端与第一支架铰接，另一端与所述连接板铰接，第一升降杆的一底角与第一支架铰接，另一底角与所述连接板铰接，顶角与伸缩杆上端铰接；所述固定板与所述连接板相连接，所述的加固块设在连接板与固定板之间；

所述伸缩杆的上下两端通过支座分别铰接在所述第一升降杆的顶角上和第二支架上。

2.如权利要求1所述的用于模型试验系统的升降臂台架，其特征在于，所述双摇杆机构以第一支架作为机架，双摇杆机构的连架杆均铰接在第一支架上，连架杆在伸缩杆的带动下绕其对应的铰接点转动，从而改变连架杆与第一支架的夹角。

3.如权利要求2所述的用于模型试验系统的升降臂台架，其特征在于，一双摇杆机构的一连架杆向上延伸，形成固定部，所述伸缩杆一端与固定部铰接，通过固定部驱动双摇杆机构。

4.如权利要求1所述的用于模型试验系统的升降臂台架，其特征在于，所述双摇杆机构的连杆为连接板，用于连接对应的两个连架杆，两个连接板之间通过固定板连接。

5.如权利要求4所述的用于模型试验系统的升降臂台架，其特征在于，所述固定板远离加载机构的一侧设有肋板，所述肋板一侧配合固定板，另一侧配合连接板，形成加固结构。

6.如权利要求1所述的用于模型试验系统的升降臂台架，其特征在于，所述加载机构包括加载油缸和加载板，所述加载油缸一端安装在固定板上，另一端与加载板连接，所述加载板朝向第一支架，加载油缸通过加载板输出加载力。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的用于模型试验系统的升降臂台架的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

伸缩杆伸长带动双摇杆机构转动，驱动固定板、加载机构升起；

固定板和加载机构离开试件装载时的移动路劲，将试件依照路径装载至预定位置；

伸缩杆缩短带动双摇杆机构反向转动，驱动固定板、加载机构回落；

加载机构到达指定位置后，加载机构开始工作，对试件进行加载。

8.如权利要求7所述的用于模型试验系统的升降臂台架的工作方法，其特征在于，所述第一升降杆和第二升降 杆在框架的单侧布置，不与试件发生干涉。

9.如权利要求7所述的用于模型试验系统的升降臂台架的工作方法，其特征在于，所述双摇杆机构的移动路径上设有限位块，约束双摇杆机构的活动范围，并辅助确定加载机构的工作位置。

10.如权利要求7所述的用于模型试验系统的升降臂台架的工作方法，其特征在于，所述双摇杆机构转动带动固定板回落时，根据加载机构的工作位置调整其回落后的位置。

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