CN112743826A - 一种矿山相似模拟3d打印实验系统 - Google Patents

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王于
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Abstract

本公开公开一种矿山相似模拟3D打印实验系统，属于矿山相似模拟领域所述打印系统包括模具机构、模具移动机构、填充移动结构及充填机构四个部分：模具机构，包括固定基座、固定挡板、拆卸挡板组成，所述模具机构主要用于对3D打印的外轮廓进行限定；模具移动机构用对模具机构进行前后方向的运动调整；填充移动结构，包括侧立板、第二电机、第二电机安装座、第二丝杆和加强横板，所述填充移动结构用于对充填机构的上下运动和垂直于模具移动机构运动方向的水平运动；充填机构，包括料管安装板、压料滚轮、混料块、打印喷头、第一料管和第二料管,所述充填机构用于物料的注塑填充和压实，解决了现有技术中混料离散分层的情况。

Description

一种矿山相似模拟3D打印实验系统
技术领域
本公开属于矿山相似模拟领域，具体涉及一种矿山相似模拟3D打印实验系统。
背景技术
相似模拟是一种重要的科学研究手段，是在实验室内按相似原理制作与原型相似的模型。利用在模型上研究的结果，借以推断原型中可能发生的力学现象以及岩体压力分布的规律，从而解决岩体工程生产中的实际问题。在水利、采矿、地质、铁道、石油钻采以及岩土工程等领域广泛运用。但常规铺设的相似模拟实验仅能对水平、倾斜岩层和断层构造进行研究，所铺设的水平、倾斜岩层和断层构造都是最为简单的单向结构，构造复杂程度远远低于真实现场地址构造，故相似模拟程度低传统相似材料模拟实验都是人工或半人工配料和铺料，需多人合作，不仅劳动强度大，而且铺设时间长传统相似材料模拟实验采用人工铺设，相似模型尺寸精度低。
因此本发明提出一种矿山相似模拟3D打印实验系统，借助电机实现喷头的移动，通过两侧滚筒实现夯实工作，取代传统人工填制的繁琐，避免了人工混料的离散型，且通过机器的移动可以实现各种角度及褶皱的铺设，大大丰富了相似模拟的可操作性。
发明内容
针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种矿山相似模拟3D打印实验系统，解决了现有技术中混料离散分层的情况。
本公开的目的可以通过以下技术方案实现：
一种矿山相似模拟3D打印实验系统，其特征在于，所述打印系统包括模具机构、模具移动机构、填充移动结构及充填机构四个部分：
所述模具机构，包括固定基座、固定挡板、拆卸挡板组成，所述模具机构主要用于对3D打印的外轮廓进行限定；
所述模具移动机构，包括第一竖板、第一横板、L固定板、第一电机安装座、第一电机和第一丝杆，所述模具移动机构用对模具机构进行前后方向的运动调整；
所述填充移动结构，包括侧立板、第二电机、第二电机安装座、第二丝杆和加强横板，所述填充移动结构用于对充填机构的上下运动和垂直于模具移动机构运动方向的水平运动；
所述充填机构，包括料管安装板、压料滚轮、混料块、打印喷头、第一料管和第二料管,所述充填机构用于物料的注塑填充和压实。
进一步地，所述实验系统通过电源进行供电。
进一步地，所述打印喷头长度匹配模具宽度，有效提高工作效率。
进一步地，所述混料块内采用倒三角形结构，方便搅拌及出料。
进一步地，所述压料滚轮通过第二电机限定高度，通过第三电机进行滚动夯实，可与打印喷头同步运行，也可独立运行。
本公开的有益效果：
避免了人工混料的离散型，且通过机器的移动可以实现各种角度及褶皱的铺设，大大丰富了相似模拟的可操作性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例的整体结构示意图；
图2为本公开实施例模具机构结构示意图；
图3为本公开实施例模具移动机构结构示意图；
图4为本公开实施例填充移动结构结构示意图；
图5为本公开实施例充填机构结构示意图；
图中：模具机构1、模具移动机构2、填充移动结构3、充填机构4；固定基座11、固定挡板12、拆卸挡板13；第一竖板21、第一横板22、L固定板23、第一电机安装座24、第一电机25、第一丝杆26，第一丝杆滑块27，下面板28、第一辅助轴29、第一辅助滑块201、第一限位柱202、第一螺栓203、第一弹簧204、上面板205；侧立板31、第二电机32、第二电机安装座33、第二丝杆34、加强横板35、第二辅助轴36、第二辅助滑块37、填充安装块38、第三电机安装座39、第三电机301、第三丝杆302、填充安装板303、第三丝杆滑块304、第二丝杆滑块305；料管安装板401、第一料管402、第二料管403、减震接头404、混料块405、打印喷头407、压料滚轮。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
如图1-5所示，一种矿山相似模拟3D打印实验系统，所述打印系统包括模具机构1、模具移动机构2、填充移动结构3及充填机构4四个部分：
所述模具机构，包括固定基座11、固定挡板12、拆卸挡板13、固定螺栓和固定螺母，固定挡板12焊接在固定基座11两侧，固定挡板12前后方开有固定螺孔，拆卸挡板13通过固定螺栓及固定螺母安装在固定挡板上；
所述模具移动机构，包括第一竖板21、第一横板22、、L固定板23、第一电机安装座24、第一电机25和第一丝杆26，第一竖板21和第一横板22通过L固定板23用螺栓连接组成外部轮廓架，第一横板22上安装有第一电机安装座24,第一电机安装座24上安装有第一电机25,第一电机25的主轴第一丝杆26上活动安装有第一丝杆滑块27，第一丝杆滑块27上安装有下面板28,两端第一横板22之间安装有第一辅助轴29,第一辅助轴29上活动安装有第一辅助滑块201,第一辅助滑块201上设有第一限位柱202,第一限位柱202固定安装在下面板28上，下面板28上方设有上面板205,上面板205与208之间通过第一螺栓203进行连接,上面板205与208之间设有第一弹簧204；
所述填充移动结构，包括侧立板31、第二电机32、第二电机安装座33、第二丝杆34和加强横板35，侧立板31固定安装在模具移动机构上，侧立板31上安装有第二电机安装座33，第二电机安装座33上安装有第二电机32,第二电机32的主轴第一电机安装座24上安装有第二丝杆滑块305，第二丝杆滑块305上安装有填充安装块38，填充安装块38上安装有第三电机安装座39,第三电机安装座39上安装有第三电机301,第三电机301的主轴第三丝杆302上设有第三丝杆滑块304,第三丝杆滑块304上安装有填充安装板303，两端侧立板31之间设有加强横板35,加强横板35通过螺丝固定在侧立板31上。
所述充填机构，包括料管安装板401、第一料管402和第二料管403,料管安装板401安装在填充移动结构上，料管安装板401下方设有混料块405，第一料管402和第二料管403穿过料管安装板401安装到混料块405上，料管安装板401和混料块405之间设有减震接头404,减震接头404安装在第二料管403上，混料块405上安装有打印喷头407和压料滚轮406,打印喷头407与第二料管403和第一料管402通过混料块405内的空腔连接，混料块405内的空腔内设有螺旋叶片，压料滚轮406位于打印喷头407的下方两侧。
在一些公开中，所述一种矿山相似模拟3D打印实验系统设有系统控制器，系统控制器用于编写运动程序和控制系统运动。
在一些公开中，所述一种矿山相似模拟3D打印实验系统工作步骤如下：
步骤一，设备调试，对模具机构1进行清理，控制第二电机32及第三电机301移动至行程末端再归位至初始端，在物料仓中放置不同颜色试剂，控制407依次喷出，测试管路连通情况；
步骤二，设备调试正常后，系统控制器上绘制相似模拟实验铺设角度、高度、层数、材料配比及水灰比等信息，生成模拟3D图层，并对夯实力进行限定，在预埋层编写暂停代码；
步骤三，系统控制器控制第二电机32及第三电机301运动，先控制第二电机32使打印喷头407先水平运动打印一层后压料滚轮406往复一次对打印的物料进行夯实，第三电机运动将打印喷头407升高进行下一层的打印，依次循环直至完成设计高度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本公开的基本原理、主要特征和本公开的优点。本行业的技术人员应该了解，本公开不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本公开的原理，在不脱离本公开精神和范围的前提下，本公开还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本公开范围内。

Claims (5)

1.一种矿山相似模拟3D打印实验系统，其特征在于，所述打印系统包括模具机构、模具移动机构、填充移动结构及充填机构四个部分：
所述模具机构，包括固定基座、固定挡板、拆卸挡板组成，所述模具机构主要用于对3D打印的外轮廓进行限定；
所述模具移动机构，包括第一竖板、第一横板、L固定板、第一电机安装座、第一电机和第一丝杆，所述模具移动机构用对模具机构进行前后方向的运动调整；
所述填充移动结构，包括侧立板、第二电机、第二电机安装座、第二丝杆和加强横板，所述填充移动结构用于对充填机构的上下运动和垂直于模具移动机构运动方向的水平运动；
所述充填机构，包括料管安装板、压料滚轮、混料块、打印喷头、第一料管和第二料管,所述充填机构用于物料的注塑填充和压实。
2.根据权利要求1所述的一种矿山相似模拟3D打印实验系统，其特征在于，所述实验系统通过电源进行供电。
3.根据权利要求1所述的一种矿山相似模拟3D打印实验系统，其特征在于，所述打印喷头长度匹配模具宽度，有效提高工作效率。
4.根据权利要求1所述的一种矿山相似模拟3D打印实验系统，其特征在于，所述混料块内采用倒三角形结构，方便搅拌及出料。
5.根据权利要求1所述的一种矿山相似模拟3D打印实验系统，其特征在于，所述压料滚轮通过第二电机限定高度，通过第三电机进行滚动夯实，可与打印喷头同步运行，也可独立运行。
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