CN111496754B - 一种输送与加载一体化台架、模型试验系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种输送与加载一体化台架、模型试验系统及工作方法，涉及模型试验领域，包括框架，所述框架的六个方向上分别配合对应的加载板，利用升降臂调整一加载板的位置，使加载空间能够一侧敞开，配合输送机构从敞开位置接收试件，并将试件输送至加载空间内，升降臂回复初始位置后即可进行加载过程，整个试件的装载过程方便，无需拆解台架即可完成试件的装载和位置调整过程，满足现有加载实验的需求。

Description

一种输送与加载一体化台架、模型试验系统及工作方法

技术领域

本公开涉及模型试验领域，特别涉及一种输送与加载一体化台架、模型试验系统及工作方法。

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。

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，目前随着地下工程建设数量的增加，其规模也在不断增大，模型试验本身也随之越来越大，其受力条件、试验条件也越来越复杂；在模型试验时间的安装和加载过程中，存在较多不便，传统模型试验台架安装模型试验试件时需要将台架拆开，然后装载试件，安装并恢复各加载模块的位置；在每次拆装后都需要进行加载模块、台架的校准；一方面体积重量较大的试件在装载时无法保证其精度，采用外部吊具难以精确调整位置，且操作容易与其他元件发生干涉；另一方面，在拆装前后，加载模块的精度难以保证，需要重新进行加载位置的校准，使得加载操作繁复，效率低下，对于后续的加载过程产生较大影响；再一方面，传统的试验台架的搬运与加载比较繁复，试验台功能单一，无法实现输送加载的一体化及协同运行；难以满足现有对大体积、复杂受力试件进行加载试验的需求。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种输送与加载一体化台架、模型试验系统及工作方法，利用升降臂调整一加载板的位置，使加载空间能够一侧敞开，配合输送机构从敞开位置接收试件，并将试件输送至加载空间内，升降臂回复初始位置后即可进行加载过程，整个试件的装载过程方便，无需拆解台架即可完成试件的装载和位置调整过程，满足现有加载实验的需求。

本公开的第一目的是提供一种输送与加载一体化台架，采用以下技术方案：

包括框架，所述框架上配合有前加载板、后加载板、左加载板、右加载板、上加载板、下加载板，六个加载板共同形成加载空间，用于从前、后、左、右、上、下六个方向上对试件进行加载；

所述左加载板通过升降臂连接框架，所述升降臂带动左加载板往复移动，用于使左加载板离开加载位置或恢复加载位置，当左加载板离开加载位置时，装载试件到加载空间或从加载空间拆卸试件；

所述框架的下部配合有输送机构，所述输送机构沿框架左右方向往复移动，用于将试件送入加载空间或离开加载空间。

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，所述输送机构运动路径的一端位于左加载板的下方，升降臂带动左加载板移动远离输送机构，用于使试件从框架一侧进入左加载板下方并放置在输送机构上。

进一步地，所述升降臂包括两组双摇杆机构，两组双摇杆机构相对设置、分别与框架配合，两组双摇杆机构之间通过固定板连接，所述左加载板通过第一加载机构安装在固定板上，所述第一加载机构用于驱动左加载板对试件加载；一双摇杆机构配合有伸缩杆，所述伸缩杆通过伸缩驱动双摇杆机构运动从而带动左加载板往复运动。

进一步地，所述输送机构包括轨道和底板，所述底板与轨道滑动配合，所述底板的一端配合有驱动机构，所述驱动结构带动底板沿轨道往复滑动，用于带动试件进入加载空间或离开加载空间。

进一步地，所述上加载板通过第二加载机构安装在框架上，所述第二加载机构带动上加载板运动用于对试件加载；所述第二加载机构的输出端还配合有吊块，所述吊块用于可拆卸连接试件，从而吊起或下放试件调整试件位置。

进一步地，所述前加载板配合有第三加载机构，第三加载机构带动前加载板运动用于对试件加载；所述右加载板配合有第四加载机构，第四加载机构带动右加载板运动对试件加载；所述后加载板与下加载板分别安装在框架上。

本公开的第二目的是提供一种模型试验系统，利用如上所述的输送与加载一体化台架。

本公开的第三目的是提供一种如上所述的输送与加载一体化台架的工作方法，包括以下步骤：

输送机构移动至升降臂下方，升降臂带动左加载板移动离开工作加载位置；

将试件从框架一侧移动至升降臂下方并放置在输送机构上；

输送机构带动试件送入加载空间，移动试件至下加载板上；

升降臂带动左加载板反向移动，恢复工作加载位置；

六个加载板对试件进行加载试验。

进一步地，还包括：

在试验结束后，将试件移动至输送机构上；

升降臂带动左加载板移动离开工作加载位置；

输送机构带动试件从加载空间移动至升降臂下方；

从框架一侧将试件从输送机构上取出。

进一步地，配置相应的吊装机构，将试件从输送机构移动至下加载板上，或将试件从下加载板移动至输送机构上。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)利用升降臂带动左加载板移动，能够使左加载板处于工作位置或离开工作位置，配合输送机构进行试件的输送，完成模型试验过程中的输送与加载一体化；在通过升降臂带动左加载板改变位置，使得加载空间一侧敞开，配合下方的输送机构，使试件放置在输送结构上，并将其输送进入加载空间内，进行加载；实现模型加载试验的自动化，提高模型加载试验的效率，降低操作难度；

(2)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，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；伸缩杆带动加载板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)上加载板配合的加载机构不仅能够从上方对试件进行加载，还能够通过吊块配合形成吊装机构，将试件从输送机构上卸下放置在下加载板上，或者将试件从下加载板上吊起放置在输送机构上，完成试件的到位装载和卸载，保证试件精确到达加载位置，提高加载精度；

(4)通过输送与加载一体化台架，其具有良好的运行稳定性，节省人力物力财力，使得模型的装载和加载过程衔接紧密，使得模型试验精度更高。

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、3中台架的整体结构示意图；

图2为本公开实施例1、2、3中升降臂、框架、输送机构配合的结构示意图；

图3为本公开实施例1、2、3中台架的仰视结构示意图；

图4为本公开实施例1、2、3中输送机构的结构示意图；

图5为本公开实施例1、2、3中升降臂的结构示意图；

图6为本公开实施例1、2、3中第二加载机构的结构示意图。

图中，1：框架；2：底板；3：下固定板；4：滑动轨道；5：输送液压缸；6：

滚轮；7：U形连接块；8：插销；9：油缸固定板；10：升降液压缸；11：三角形升降杆；12：条形升降杆；13：连接板；14：固定板；15：加固块；16：油缸固定支座；17：左加载油缸；18：左加载板；19：三角形加固板；20：上加载油缸；21：上加载板；22：吊块；23：后加载油缸；24：后加载板；25：右加载油缸；26：右加载板；27：固定块。

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存在多种不便，对于体积重量较大的试件难以进行精确的装载和加载，无法实现输送、加载的一体化运行，操作不便，影响后续的加载试验精度，针对上述问题，本公开提出了一种输送与加载一体化台架、模型试验系统及工作方法。

实施例1

本公开的一种典型的实施方式中，如图1-图6所示，提出了一种输送与加载一体化台架。

其主体结构为框架1，框架作为支撑结构，并配合有输送机构、升降臂、吊装机构及加载机构；

输送机构带动试件从其他位置移动到加载位置，完成装载，或将试件从加载位置输送到其他位置，完成卸载；

所述加载机构包括框架1前、后、左、右、上、下六个方向分别设置的前加载板、后加载板24、左加载板18、右加载板26、上加载板21、下加载板六个加载板，六个加载板共同形成加载空间，通过加载板能够对加载空间内的试件进行加载；

升降臂安装在框架上，左加载板配合在升降臂上，利用升降臂能够带动左加载板移动，使左加载板离开加载位置或恢复加载位置，当左加载板离开加载位置时，加载空间左侧区域敞开，方便试件进入，使装载试件到加载空间或从加载空间拆卸试件；

所述的输送机构位于框架的下方，沿框架左右方向往复移动，用于将试件送入加载空间或离开加载空间，从升降臂下方的位置接收试件，并将试件输送到加载空间内，配合加载机构形成试件的输送与加载一体化；

所述的吊装机构位于框架的顶部，其包括第二加载机构和吊块，第二加载机构安装在框架上，所述第二加载机构带动上加载板运动用于对试件加载；所述第二加载机构的输出端还配合有吊块，所述吊块用于可拆卸连接试件，从而吊起或下放试件调整试件位置。

利用升降臂带动左加载板移动，能够使左加载板处于工作位置或离开工作位置，配合输送机构进行试件的输送，完成模型试验过程中的输送与加载一体化；

在通过升降臂带动左加载板改变位置，使得加载空间一侧敞开，配合下方的输送机构，使试件放置在输送结构上，并将其输送进入加载空间内，进行加载；

实现模型加载试验的自动化，提高模型加载试验的效率，降低操作难度。

具体的，如图1-图2所示，所述的框架为L型结构，其是由板件连接构成，以升降臂所在位置为左侧，另一端为右侧，右侧的框架结构上配合有上加载板、下加载板、右加载板、前加载板和后加载板，能够分别从上、下、右、前、后方向上对试件进行加载；左侧框架内部为空心结构，容纳试件并配合各个加载板形成加载空间；

所述框架的顶部还设置有三角形加固板19，所述三角形加固板作为肋板分布在框架内，对组成框架的板件进行辅助加固，提高框架的结构强度，为安装在其上的加载机构提供支撑反力作用；

左侧的框架结构与右侧的框架结构连接，左侧的框架结构与升降臂连接，升降臂还与左侧的框架结构铰接，左侧的框架作为稳定结构配合升降臂完成对左加载板的移动；

当然，可以理解的是，所述的框架可以选用钢结构框架，框架结构作为支撑结构的同时，还能够作为反力板，在本实施例中，所述前加载板为框架结构的侧板，配合后加载板实现对试件前后方向的加载，所述的下加载板为框架结构的下固定板，配合上加载板实现对试件上下方向的加载。

如图3-图4所示，对于输送机构，其能够试件从装载位置移动到加载位置，对于大体积、大重量的试件实现稳定的输送过程；

钢结构框架1下固定板3的上方安装有所述的输送机构，所述输送机构包括轨道和底板2，所述底板与轨道滑动配合，所述底板的一端配合有驱动机构，所述驱动机构带动底板沿轨道往复滑动，用于带动试件进入加载空间或离开加载空间；

具体的，在本实施例中，所述的底板为载物车体，所述的驱动机构选用输送液压缸5，所述输送液压缸通过油缸固定板9与框架连接，对输送液压缸本体进行固定，所述的滑动轨道通过固定块27安装在框架上，底板通过滚轮6与滑动轨道4配合，底板上设有U形连接块7，输送液压缸通过插销8与U型连接块7配合，输送液压缸为载物车体提供动力，从而使得底板在输送液压缸5的驱动下沿着滑动轨道4来回滑动；

当然，可以理解的是，所述的底板下方配合有多组滚轮，多组滚轮在底板的两侧均匀布置，通过六角圆柱形螺钉连接，与滑动轨道滚动配合；在本实施例中，所述的滚轮为6组。

如图5所示，所述的升降臂结构包括两组双摇杆结构，双摇杆机构分别铰接在框架的两侧，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；

双摇杆机构包括机架、连架杆和连杆，在本实施例中，框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框架上，连架杆在伸缩杆的带动下绕其对应的铰接点转动，从而改变连架杆与框架的夹角；

连架杆为升降臂的升降杆，伸缩杆通过铰链与框架连接，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框架之间的夹角，从而改变固定板的位置；

所述的升降臂包括三角形升降杆11、三个条形升降杆12、连接板13、固定板14和加固块15，所述的升降臂一侧设有一个三角形升降杆和一个条形升降杆，另一侧设有两个条形升降杆，两侧的升降杆与所述的连接板通过六角圆柱头螺钉铰接，所述的固定板与所述的连接板相连接，所述的加固块设在连接板与固定板之间，所述加固块具有加固稳定作用，防止所述的升降臂破坏、变形。

所述的第一加载机构选用左加载油缸17，所述左加载板通过左加载油缸安装在固定板上，通过固定板为左加载油缸提供反力作用，左加载油缸驱动左加载板对试件施加加载。

可以理解的是，在本实施例中，所述的伸缩杆选用升降液压缸10，利用液压驱动升降臂整体的移动，通过油缸固定支座16与三角形升降杆、框架配合连接；当然，也可以选用其他伸缩杆结构，根据其出力及承载需求进行选择即可。

如图6所示，所述的吊装机构与上方加载为一体式结构，所述的上加载板通过第二加载机构安装在框架上，所述第二加载机构带动上加载板运动用于对试件加载；所述第二加载机构的输出端还配合有吊块，所述吊块用于可拆卸连接试件，从而吊起或下放试件调整试件位置；

第二加载机构选用上加载油缸20，上加载油缸的输出端配合有吊块和上加载板，所述的吊块22与所述的上加载板21相连，二者通过六角圆柱头螺钉连接，所述吊块通过螺栓与试件可拆卸连接，在所述的上加载油缸20的驱动下可上下移动。

上加载板配合的加载机构不仅能够从上方对试件进行加载，还能够通过吊块配合形成吊装机构，将试件从输送机构上卸下放置在下加载板上，或者将试件从下加载板上吊起放置在输送机构上，完成试件的到位装载和卸载，保证试件精确到达加载位置，提高加载精度。

另外，所述后加载板配合有第三加载机构，第三加载机构带动前加载板运动用于对试件加载；所述右加载板配合有第四加载机构，第四加载机构带动右加载板运动对试件加载；所述的第三加载机构选用后加载油缸23，所述的第四加载机构选用右加载油缸25；

当然，可以理解的是，在本实施例中，直接采用框架的侧板和下固定板作为前加载板与下加载板，配合对应另一侧的加载机构对试件进行加载；

在其他实施方式中，所述的下加载板和前加载板也可以配合对应的加载机构，并在加载机构的驱动下主动对试件施加相应的加载。

实施例2

本公开的另一典型实施例中，如图1-图6所示，提供一种模型试验系统。

所述模型试验系统包括如实施例1所述的输送与加载一体化台架，其他部分的结构选用现有的配套设备即可。

实施例3

本公开的再一典型实施例中，如图1-图6所示，提供一种如实施例1所述的输送与加载一体化台架的工作方法。

具体过程如下：

当装置设置为工作状态，输送液压缸5开始工作，为载物车体提供动力，带动载物车体到装载设定位置；

载物车体移动到设定位置后，升降液压缸10开始工作，带动升降臂及升降臂上的左加载油缸17和左加载板18上升至设定位置，进行试件的搬移；

试件在载物车体上固定完毕后，输送液压缸5再次驱动载物车体运移，将试件运载到试验位置；

试件运载到试验位置后，升降液压缸10再次工作，将升降臂及升降臂上的左加载油缸17和左加载板18落下到起始位置，以便后续加载；

上加载油缸20开始工作，驱动上加载板21和吊块22下移，用六角圆柱头螺钉将试件与吊块22连接；

连接完成后，上加载油缸20再次工作，带动试件上移，使试件与载物车体分离；

分离完成后，载物车体在输送液压缸5的驱动下移出，上加载油缸20将试件落下，使试件与试验区域接触；

自动加载系统开始工作，从四个方位对试件进行主动加载，在六个方向加载板的共同作用下，实现对试件的六面加载试验。

在试验结束后，上加载油缸动作，将试件移动至载物车体上；

升降臂带动左加载板移动离开工作加载位置；

载物车体带动试件从加载空间移动至升降臂下方；

从框架一侧将试件从输送机构上取出，完成卸载。

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，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；

伸缩杆带动加载板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；

通过输送与加载一体化台架，其具有良好的运行稳定性，节省人力物力财力，使得模型的装载和加载过程衔接紧密，使得模型试验精度更高。

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 (8)

1.一种输送与加载一体化台架，其特征在于，包括框架，所述框架上配合有前加载板、后加载板、左加载板、右加载板、上加载板、下加载板，六个加载板共同形成加载空间，用于从前、后、左、右、上、下六个方向上对试件进行加载；

所述左加载板通过升降臂连接框架，所述升降臂带动左加载板往复移动，用于使左加载板离开加载位置或恢复加载位置，当左加载板离开加载位置时，装载试件到加载空间或从加载空间拆卸试件；

所述框架的下部配合有输送机构，所述输送机构沿框架左右方向往复移动，用于将试件送入加载空间或离开加载空间；

所述输送机构运动路径的一端位于左加载板的下方，升降臂带动左加载板移动远离输送机构，用于使试件从框架一侧进入左加载板下方并放置在输送机构上；

所述升降臂包括两组双摇杆机构，两组双摇杆机构相对设置、分别与框架配合，两组双摇杆机构之间通过固定板连接，所述左加载板通过第一加载机构安装在固定板上，所述第一加载机构用于驱动左加载板对试件加载；一双摇杆机构配合有伸缩杆，所述伸缩杆通过伸缩驱动双摇杆机构运动从而带动左加载板往复运动。

2.如权利要求1所述的输送与加载一体化台架，其特征在于，所述输送机构包括轨道和底板，所述底板与轨道滑动配合，所述底板的一端配合有驱动机构，所述驱动机构带动底板沿轨道往复滑动，用于带动试件进入加载空间或离开加载空间。

3.如权利要求1所述的输送与加载一体化台架，其特征在于，所述上加载板通过第二加载机构安装在框架上，所述第二加载机构带动上加载板运动用于对试件加载；所述第二加载机构的输出端还配合有吊块，所述吊块用于可拆卸连接试件，从而吊起或下放试件调整试件位置。

4.如权利要求1所述的输送与加载一体化台架，其特征在于，所述后加载板配合有第三加载机构，第三加载机构带动前加载板运动用于对试件加载；所述右加载板配合有第四加载机构，第四加载机构带动右加载板运动对试件加载；所述前加载板与下加载板分别安装在框架上。

5.一种模型试验系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的输送与加载一体化台架。

6.一种如权利要求1-4任一项所述的输送与加载一体化台架的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

输送机构移动至升降臂下方，升降臂带动左加载板移动离开工作加载位置；

将试件从框架一侧移动至升降臂下方并防止在输送机构上；

输送机构带动试件送入加载空间，移动试件至下加载板上；

升降臂带动左加载板反向移动，恢复工作加载位置；

六个加载板对试件进行加载试验。

7.如权利要求6所述的工作方法，其特征在于，还包括：

在试验结束后，将试件移动至输送机构上；

升降臂带动左加载板移动离开工作加载位置；

输送机构带动试件从加载空间移动至升降臂下方；

从框架一侧将试件从输送机构上取出。

8.如权利要求7所述的工作方法，其特征在于，配置相应的吊装机构，将试件从输送机构移动至下加载板上，或将试件从下加载板移动至输送机构上。

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