CN112761273A - 一种土木工程减震装置及其控制方法 - Google Patents

一种土木工程减震装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种土木工程减震装置及其控制方法，其减震装置包括减震主体和控制盒，减震主体的顶座中间固定有控制盒，减震主体的顶座两侧均固定有承载架，减震主体一侧的承载架通过轴承连接有增重板，增重板的底部中间固定有第一红外测距传感器，减震主体另一侧的承载架直接固定有增重板，增重板的底部中间固定有第二红外测距传感器，所减震主体两侧承载架的底部均啮合有校准丝杆，校准丝杆的顶部端头固定有减震台。其控制方法的具体步骤为：步骤一，在使用前，将减震装置置于水平面上进行基准校准；步骤二，在使用时，将减震装置置于待控制的设备底部，启动后，在触摸屏上根据提示依次进行操作。

Description

一种土木工程减震装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及土木工程设备领域，具体为一种土木工程减震装置及其控制方法。
背景技术
目前，传统土木工程中的结构抗震主要是通过弹塑性的设计手法，运用加强结构自身的抗震性能来达到减震的效果，这种方式属于被动和消极性的减震对策，因为人们对未来的地震灾害的具体强度与实际的特性不能加以确定与评估，如果按照传统的抗震手法来设计工程的结构，就不具备相应的自我调节能力，所以说传统的减震结构设计不能很好的满足土木工程的安全性能要求，从而产生严重的倒塌或者坍塌。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：土木工程中传统的抗震结构不具备自我的调节能力，因此不能很好的满足土木工程的安全性能要求，从而产生严重的倒塌或者坍塌。为了解决上述存在的问题，本发明设计了一种土木工程减震装置及其控制方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决土木工程中传统的抗震结构不具备自我的调节能力，因此不能很好的满足土木工程的安全性能要求，从而产生严重的倒塌或者坍塌等缺点，而提出一种土木工程减震装置及其控制方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种土木工程减震装置及其控制方法，
其减震装置包括减震主体和控制盒，所述减震主体的顶座中间固定有控制盒，所述减震主体的顶座两侧均固定有承载架，所述减震主体一侧的承载架通过轴承连接有增重板，其增重板的底部中间固定有第一红外测距传感器，所述减震主体另一侧的承载架直接固定有增重板，其增重板的底部中间固定有第二红外测距传感器，所述减震主体两侧承载架的底部均啮合有校准丝杆，所述校准丝杆的顶部端头固定有减震台，所述控制盒主要由控制电路板、触摸屏、单片机及蓄电池组成。
其控制方法的具体步骤为：
步骤一，在使用前，将减震装置置于水平面上进行基准校准；
步骤二，在使用时，将减震装置置于待控制的设备底部，启动后，在触摸屏上根据提示依次进行操作。
优选的，步骤一，在使用前，将减震装置置于水平面上进行基准校准。将减震主体和控制盒置于水平面上，启动控制盒，通过触摸屏分别打开第一红外测距传感器和第二红外测距传感器，第一红外测距传感器和第二红外测距传感器分别照射对应的校正台后，将两处测量值显示在触摸屏上，根据两处测量值之间的差值，分别对应调整其底部的校准丝杆，直至两测量值相同（在误差允许的范围内）。第二红外测距传感器主要用于校准第一红外测距传感器，由于第一红外测距传感器的测量值会随坡度的不同改变，而第二红外测距传感器的测量值为固定值，通过校准使得第一红外测距传感器测量的初始值（即测量仪置于水平面上其测量的值）与第二红外测距传感器的测量值相同，以此保证后续坡度测量的准确性。
优选的，步骤二，在使用时，将减震装置置于待控制的设备底部，启动后，在触摸屏上根据提示依次进行操作。将减震主体和控制盒置于巷道待测地面上，启动控制盒，通过触摸屏分别打开第一红外测距传感器和第二红外测距传感器，第一红外测距传感器和第二红外测距传感器分别照射对应的校正台后，将两处测量值显示在触摸屏上，通过触摸屏启动单片机，通过单片机内的运算程序对两处测量值进行计算，即刻可将坡度值显示在触摸屏上。工作人员直接查看触摸屏上的结果即可获取坡度值，其计算结果比人眼读值的精确度更高，而且通过红外测距传感器测距并不受昏暗环境的影响，工作人员也无需携带照明灯等辅助工具，即可轻松完成坡度测量。
优选的，所述单片机内寄存有三角函数运算程序，即反余弦值运算：γ=arccos（a/b），其中，γ为煤矿巷道地面的坡度角，a为第二红外测距传感器的测量值，b为第一红外测距传感器的测量值。在水平面校准时，第一红外测距传感器和第二红外测距传感器测得其到减震台的距离均为a，因此a为第一红外测距传感器的初始值。进入煤矿测量巷道地面时，由于第一红外测距传感器在轴承及配重块的影响一直保持垂直状态，其测量值会随坡度的不同而改变，此时第一红外传感器的测量值会变为b，而第二红外测距传感器的测量值为固定值a，也为第一红外测距传感器的初始值a，由几何关系可知，坡度角可通过γ=arccos（a/b）公式直接求得。
优选的，所述减震主体为双层一体式结构，其顶座与底座相互平行，因此底座的坡度角即为顶座的坡度角。
优选的，所述减震主体顶座两侧的承载架及增重板的尺寸大小均相同，其中，两侧承载架均通过螺钉与减震主体啮合固定，其中一侧增重板通过轴承与配合于其对应承载架上，当改变坡度角时，此配重块在轴承及其自身重力的影响下会一直呈垂直状态，并不会随其承载架倾斜，即第一红外测距传感器会一直呈垂直状态；其中另一侧增重板直接通过胶垂直固定于其对应承载架上，当改变坡度角时，此配重块会跟随其承载架呈倾斜状态，即第二红外测距传感器也会跟随呈倾斜状态。
优选的，所述减震主体两侧承载架的底部均通过螺纹啮合有校准丝杆，两处校准丝杆顶部端头处均通过胶水平固定有减震台，减震台呈圆形，两处减震台的直径并不相同，其中直径较大的减震台对应第一红外测距传感器，其中直径较大的减震台对应第二红外测距传感器，第一红外测距传感器和第二红外测距传感器均通过胶固定于对应配重块的底部中间。通过校准丝杆可以比较精确的控制减震台的进给量，以调整减震台与第一红外测距传感器或第二红外测距传感器的间距，减震台用于分别校准第一红外测距传感器的测量值和第二红外测距传感器的测量值并使之相等，是坡度测量的前提，以此保证坡度测量的准确性。
优选的，所述控制盒通过螺钉啮合固定于减震主体的顶座中间，控制盒的外部主要包括主要触摸屏，控制盒的内部主要包括控制电路板、单片机及蓄电池，其中，控制盒以控制电路板为信号控制中心，分别与第一红外测距传感器、第二红外测距传感器、触摸屏、单片机和蓄电池相连接。其中，减震主体主要用于巷道坡度相关数值的测量及取值，而控制盒主要用于巷道坡度相关数值的计算及显示。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明结构简单，不需要对主体建筑结构附加刚度，有效解决了阻尼器的初始刚度难于结构的侧向刚度相匹配的问题，并且减少了剪力墙、梁、柱的配筋数量和构件的截面尺寸，可有效节约成本，并且本发明不仅适合新建土木结构的抗震防风，而且对震后既有建筑物的抗震加固和震后维护也有很好的效果，并且自动化程度高，降低人员工作量，可以推广使用。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图。
图2为本发明的左视结构示意图。
图3为本发明的右视结构示意图。
图4为本发明的俯视结构示意图。
图5为本发明的剖视结构示意图A-A。
图6为本发明的局部放大结构示意图B。
图7为本发明的局部放大结构示意图C。
图8为本发明校准时的测量原理图。
图9为本发明测量时的测量原理图。
图10为本发明的工作原理示意图。
图中：1-减震主体，2-控制盒，3-承载架，4-增重板，5-第一红外测距传感器，6-校准丝杆，7-减震台，8-第二红外测距传感器，9-轴承。
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1-10，本发明提供一种技术方案：
一种土木工程减震装置及其控制方法，
其减震装置包括减震主体1和控制盒2，所述减震主体1的顶座中间固定有控制盒2，所述减震主体1的顶座两侧均固定有承载架3，所述减震主体1一侧的承载架3通过轴承9连接有增重板4，其增重板4的底部中间固定有第一红外测距传感器5，所述减震主体1另一侧的承载架直接固定有增重板4，其增重板4的底部中间固定有第二红外测距传感器8，所述减震主体1两侧承载架3的底部均啮合有校准丝杆6，所述校准丝杆6的顶部端头固定有减震台7，所述控制盒2主要由控制电路板、触摸屏、单片机及蓄电池组成。
其控制方法的具体步骤为：
步骤一，在使用前，将减震装置置于水平面上进行基准校准。
将减震主体1和控制盒2置于水平面上，启动控制盒2，通过触摸屏分别打开第一红外测距传感器5和第二红外测距传感器8，第一红外测距传感器5和第二红外测距传感器8分别照射对应的校正台7后，将两处测量值显示在触摸屏上，根据两处测量值之间的差值，分别对应调整其底部的校准丝杆，直至两测量值相同（在误差允许的范围内）。第二红外测距传感器8主要用于校准第一红外测距传感器5，由于第一红外测距传感器5的测量值会随坡度的不同改变，而第二红外测距传感器8的测量值为固定值，通过校准使得第一红外测距传感器5测量的初始值（即测量仪置于水平面上其测量的值）与第二红外测距传感器8的测量值相同，以此保证后续坡度测量的准确性。
步骤二，在使用时，将减震装置置于待控制的设备底部，启动后，在触摸屏上根据提示依次进行操作。
将减震主体1和控制盒2置于巷道待测地面上，启动控制盒2，通过触摸屏分别打开第一红外测距传感器5和第二红外测距传感器8，第一红外测距传感器5和第二红外测距传感器8分别照射对应的校正台7后，将两处测量值显示在触摸屏上，通过触摸屏启动单片机，通过单片机内的运算程序对两处测量值进行计算，即刻可将坡度值显示在触摸屏上。工作人员直接查看触摸屏上的结果即可获取坡度值，其计算结果比人眼读值的精确度更高，而且通过红外测距传感器测距并不受昏暗环境的影响，工作人员也无需携带照明灯等辅助工具，即可轻松完成坡度测量。
单片机内寄存有三角函数运算程序，即反余弦值运算：γ=arccos（a/b），其中，γ为煤矿巷道地面的坡度角，a为第二红外测距传感器8的测量值，b为第一红外测距传感器5的测量值。在水平面校准时，第一红外测距传感器5和第二红外测距传感器8测得其到减震台的距离均为a，因此a为第一红外测距传感器的初始值。进入煤矿测量巷道地面时，由于第一红外测距传感器5在轴承9及配重块4的影响一直保持垂直状态，其测量值会随坡度的不同而改变，此时第一红外传感器5的测量值会变为b，而第二红外测距传感器8的测量值为固定值a，也为第一红外测距传感器5的初始值a，由几何关系可知，坡度角可通过γ=arccos（a/b）公式直接求得。
减震主体1为双层一体式结构，其顶座与底座相互平行，因此底座的坡度角即为顶座的坡度角。
减震主体1顶座两侧的承载架3及增重板4的尺寸大小均相同，其中，两侧承载架3均通过螺钉与减震主体1啮合固定，其中一侧增重板4通过轴承9与配合于其对应承载架3上，当改变坡度角时，此配重块4在轴承9及其自身重力的影响下会一直呈垂直状态，并不会随其承载架3倾斜，即第一红外测距传感器5会一直呈垂直状态；其中另一侧增重板4直接通过胶垂直固定于其对应承载架3上，当改变坡度角时，此配重块4会跟随其承载架3呈倾斜状态，即第二红外测距传感器8也会跟随呈倾斜状态。
减震主体1两侧承载架3的底部均通过螺纹啮合有校准丝杆6，两处校准丝杆6顶部端头处均通过胶水平固定有减震台7，减震台7呈圆形，两处减震台7的直径并不相同，其中直径较大的减震台7对应第一红外测距传感器5，其中直径较大的减震台7对应第二红外测距传感器8，第一红外测距传感器5和第二红外测距传感器8均通过胶固定于对应配重块4的底部中间。通过校准丝杆6可以比较精确的控制减震台7的进给量，以调整减震台7与第一红外测距传感器5或第二红外测距传感器8的间距，减震台7用于分别校准第一红外测距传感器5的测量值和第二红外测距传感器8的测量值并使之相等，是坡度测量的前提，以此保证坡度测量的准确性。
控制盒2通过螺钉啮合固定于减震主体1的顶座中间，控制盒2的外部主要包括主要触摸屏，控制盒2的内部主要包括控制电路板、单片机及蓄电池，其中，控制盒2以控制电路板为信号控制中心，分别与第一红外测距传感器5、第二红外测距传感器8、触摸屏、单片机和蓄电池相连接。其中，减震主体1主要用于巷道坡度相关数值的测量及取值，而控制盒2主要用于巷道坡度相关数值的计算及显示。
单片机的工作原理：其内部寄存有三角函数运算程序，即反余弦值运算：γ=arccos（a/b），其中，γ为煤矿巷道地面的坡度角，a为第二红外测距传感器8的测量值，b为第一红外测距传感器5的测量值。在水平面校准时，第一红外测距传感器5和第二红外测距传感器8测得其到减震台的距离均为a，因此a为第一红外测距传感器的初始值。进入煤矿测量巷道地面时，由于第一红外测距传感器5在轴承9及配重块4的影响一直保持垂直状态，其测量值会随坡度的不同而改变，此时第一红外传感器5的测量值会变为b，而第二红外测距传感器8的测量值为固定值a，也为第一红外测距传感器5的初始值a，由几何关系可知，坡度角可通过γ=arccos（a/b）公式直接求得。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种土木工程减震装置及其控制方法，其特征在于：
其减震装置包括减震主体（1）和控制盒（2），所述减震主体（1）的顶座中间固定有控制盒（2），所述减震主体（1）的顶座两侧均固定有承载架（3），所述减震主体（1）一侧的承载架（3）通过轴承（9）连接有增重板（4），其增重板（4）的底部中间固定有第一红外测距传感器（5），所述减震主体（1）另一侧的承载架直接固定有增重板（4），其增重板（4）的底部中间固定有第二红外测距传感器（8），所述减震主体（1）两侧承载架（3）的底部均啮合有校准丝杆（6），所述校准丝杆（6）的顶部端头固定有减震台（7），所述控制盒（2）主要由控制电路板、触摸屏、单片机及蓄电池组成；
其控制方法的具体步骤为：
步骤一，在使用前，将减震装置置于水平面上进行基准校准；
步骤二，在使用时，将减震装置置于待控制的设备底部，启动后，在触摸屏上根据提示依次进行操作。
2.根据权利要求1所述的一种土木工程减震装置及其控制方法，其特征在于：步骤一，在使用前，将减震装置置于水平面上进行基准校准；
将减震主体（1）和控制盒（2）置于水平面上，启动控制盒（2），通过触摸屏分别打开第一红外测距传感器（5）和第二红外测距传感器（8），第一红外测距传感器（5）和第二红外测距传感器（8）分别照射对应的校正台（7）后，将两处测量值显示在触摸屏上，根据两处测量值之间的差值，分别对应调整其底部的校准丝杆，直至两测量值相同（在误差允许的范围内）。
3.根据权利要求1所述的一种土木工程减震装置及其控制方法，其特征在于：在使用时，将减震装置置于待控制的设备底部，启动后，在触摸屏上根据提示依次进行操作；
将减震主体（1）和控制盒（2）置于巷道待测地面上，启动控制盒（2），通过触摸屏分别打开第一红外测距传感器（5）和第二红外测距传感器（8），第一红外测距传感器（5）和第二红外测距传感器（8）分别照射对应的校正台（7）后，将两处测量值显示在触摸屏上，通过触摸屏启动单片机，通过单片机内的运算程序对两处测量值进行计算，即刻可将坡度值显示在触摸屏上。
4.根据权利要求3所述的一种土木工程减震装置及其控制方法，其特征在于：所述单片机内寄存有三角函数运算程序，即反余弦值运算：γ=arccos（a/b），其中，γ为煤矿巷道地面的坡度角，a为第二红外测距传感器（8）的测量值，b为第一红外测距传感器（5）的测量值。
5.根据权利要求1所述的一种土木工程减震装置及其控制方法，其特征在于：所述减震主体（1）为双层一体式结构，其顶座与底座相互平行。
6.根据权利要求1所述的一种土木工程减震装置及其控制方法，其特征在于：所述减震主体（1）顶座两侧的承载架（3）及增重板（4）的尺寸大小均相同，其中，两侧承载架（3）均通过螺钉与减震主体（1）啮合固定，其中一侧增重板（4）通过轴承（9）与配合于其对应承载架（3）上，其中另一侧增重板（4）直接通过胶垂直固定于其对应承载架（3）上。
7.根据权利要求1所述的一种土木工程减震装置及其控制方法，其特征在于：所述减震主体（1）两侧承载架（3）的底部均通过螺纹啮合有校准丝杆（6），两处校准丝杆（6）顶部端头处均通过胶水平固定有减震台（7），减震台（7）呈圆形，两处减震台（7）的直径并不相同，其中直径较大的减震台（7）对应第一红外测距传感器（5），其中直径较大的减震台（7）对应第二红外测距传感器（8），第一红外测距传感器（5）和第二红外测距传感器（8）均通过胶固定于对应配重块（4）的底部中间。
8.根据权利要求1所述的一种土木工程减震装置及其控制方法，其特征在于：所述控制盒（2）通过螺钉啮合固定于减震主体（1）的顶座中间，控制盒（2）的外部主要包括主要触摸屏，控制盒（2）的内部主要包括控制电路板、单片机及蓄电池，其中，控制盒（2）以控制电路板为信号控制中心，分别与第一红外测距传感器（5）、第二红外测距传感器（8）、触摸屏、单片机和蓄电池相连接。
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