CN113870667B - 一种可变形尺寸相似材料平面模型架 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩体力学物理实现设备技术领域，且公开了一种可变形尺寸相似材料平面模型架，包括轨道和螺栓，所述轨道的顶部活动卡接有移动机构，所述移动机构的顶部设置有左支撑架和右支撑架，所述左支撑架和右支撑架以一左一右的形式分布在移动机构的上方。本发明通过开设有通槽活动卡接有调节板，调节板底部的竖直波浪形部分位于模型空腔的内部，在完成材料的填充后，通过用手扣住拉槽并向两侧拉拽调节板，使得调节板沿着模型内腔向上移动，在上移的过程中，波浪形设计的调节板会对填充的材料进行左右推动，从而形成轻微的横向振动，将材料松弛并使其向模型内腔的侧下方移动，使得填充加均匀。

Description

一种可变形尺寸相似材料平面模型架

技术领域

本发明属于岩体力学物理实现设备技术领域，具体为一种可变形尺寸相似材料平面模型架。

背景技术

相似材料是装在模型架上进行试验的，而模型架是根据研究的内容和要求设计的，研究的内容不同，可分为平面模型架和立体模型架两种，平面模型架可分为水平成层模型架和可调试角度的模型架，现在大多数采用平面模型架，主体部分由槽钢焊接而成，两侧竖向槽钢预留螺丝孔，以备实验时装横向保护槽用，架设好模板后，将材料按比例搅拌均匀倒入模型架，然后耙平、压紧，压紧程度按所需的视密度的要求，实验中常用到的附属设施有:玻璃板，起补偿压力作用的铁块，带手柄的压实用铁块，槽钢，角钢等。

目前，平面模型架在填充材料时容易发生材料的不均匀堆积，通过槽钢安装并逐层形成的模型空腔又窄又深，当材料填充进去时，由于缺乏相应的调整机构，使得模型内腔的侧下方容易出现材料未填充到位的真空地带，此时如果盲目进行夯实操作，则容易造成材料受力不均并造成压型失败。

现实生活当中，工作人员往往在做相似材料模拟实验的过程中会明显有好多不便之处，比如在上槽钢的时候，需要工作人员通过人力拉动滑轮里面的铁链进来升降钢槽，这样既费力费时还不安全，还有在平时试验的过程当中，由于大部分试验模型架子都是固定的，一个架子只能做一种相似模拟实验，这样就会造成架子不能很好的得以利用起来，它只能做一种相似实验，用的时候可能得排队使用，不用的时候就会闲置下来，这是对资源的一种利用不充分的表现，而在实验过程中，一般情况下，工作人员在做相似材料模拟实验时，架子的宽度基本上是一致的，而由于不同的实验需求，一般变化的是架子的长度和高度，这就造成了实验室会有宽度一样，只是长度不一样的许多架子，至于实验高度往往是根据实验的需求通过槽钢进行决定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可变形尺寸相似材料平面模型架，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可变形尺寸相似材料平面模型架，包括轨道和螺栓，所述轨道的顶部活动卡接有移动机构，所述移动机构的顶部设置有左支撑架和右支撑架，所述左支撑架和右支撑架以一左一右的形式分布在移动机构的上方，所述左支撑架和右支撑架的正反两面均通过螺栓固定安装有架子，所述左支撑架和右支撑架之间设置有调节板，所述调节板顶部的外侧面开设有拉槽，所述左支撑架和右支撑架的顶部设置有顶架，所述左支撑架和右支撑架的侧面均开设有通槽，当架子确定好长度时，通过将移动机构锁死来适配，然后通过螺栓将架子固定安装在左支撑架和右支撑架的正反两面，通过从下往上的堆叠形成放置材料的空腔，通过加装调节板，使得材料在充满了形成的空腔内部时，拉拽调节板，使得调节板在向上移动的过程中对材料进行松弛，从而保持材料更快地贴合左支撑架、右支撑架和架子形成的模型内腔。

优选的，所述移动机构的数量为两个且以一左一右的形式分布在轨道的顶部，左侧所述移动机构的顶部固定安装有左支撑架，右侧所述移动机构的顶部固定安装有右支撑架，所述左支撑架和右支撑架内侧面之间的底部通过螺栓固定安装有底架，底架为选配安装的设计，通过适配不同距离之间的左支撑架和右支撑架，然后利用底架为模型内腔提供底部封闭功能，移动机构活动卡接在轨道的顶部，通过控制器控制移动机构在轨道的顶部移动，从而实现对不同长度的架子的适配。

优选的，所述左支撑架和右支撑架内侧面的顶部通过螺栓固定安装有连接板，所述连接板的顶部通过螺栓固定安装有顶架，所述连接板的内部固定有升降机构，顶架不仅放置有升降机构，在完成模型内腔材料的填充准备工作后还会进行夯实模块的加装，主要是对材料进行压制成型。

优选的，所述升降机构包括气缸、一号放置管和二号放置管，所述气缸的伸缩端固定安装有带动板，所述一号放置管的内部活动套接有一号连接绳，所述二号放置管的内部活动套接有二号连接绳，所述一号放置管和二号连接绳位于连接板内部的一端均与带动板固定连接，所述一号连接绳的另一端固定安装有左挂钩，所述二号连接绳的另一端固定安装有右挂钩，所述一号放置管和二号放置管均固定安装在顶架底部的内部，如图2所示，在架子确定长度后，移动机构锁死并固定在轨道的顶部，此时架子的逐层安装需要升降机构来辅助，通过控制气缸的伸缩使得左挂钩和右挂钩向下移动并带动二号连接绳和一号连接绳移动，此时，工作人员可以将架子用左挂钩和右挂钩勾起来，然后通过气缸带动带动板向左移动，带动二号连接绳和一号连接绳移动，带动左挂钩和右挂钩向上移动将架子带动至指定高度，从而达到省力安装架子的目的。

优选的，所述移动机构包括固定板，所述固定板的底部固定安装有两组钢走轮，所述固定板的顶部固定安装有电动推杆，所述电动推杆的伸缩端贯穿至固定板的底部并固定安装有锁死机构，所述钢走轮的底部与轨道限位卡接，钢走轮通过控制器控制其移动，也可以通过人工手推，钢走轮带动固定板沿着轨道的顶部移动，使得左支撑架和右支撑架之间的距离变化并达到适配架子长度的目的，当钢走轮需要停止时，通过开启电动推杆并带动锁死机构向下移动，使得锁死机构的底部与钢走轮的外表面接触然后逐渐挤压并通过摩擦力将钢走轮锁死。

优选的，所述调节板位于左支撑架和右支撑架之间部分的横截面形状为竖直的波浪形，所述调节板的数量为两个且分别与左支撑架和右支撑架的内侧面靠近，当材料倒满模型内腔时，会在其横截面的左下侧和右下侧形成未填充到的真空地带，此时如果盲目压制夯实，会造成模型内腔内部的材料分布不均，因此在填充材料后，紧接着向外拉拽调节板，使得波浪形状的调节板在上移的过程中，可以进行对模型内腔的横向振动，一方面达到松弛材料的目的，同时使得材料能够更快地向模型内腔的真空地带移动。

优选的，所述移动机构的内侧面可加装红外扫描仪，所述轨道的原始长度为L0，所述轨道的顶部设置有等距离尺寸标志X_i，所述左支撑架和右支撑架距离移动机构内侧面的距离为R，如图9所示，L0为轨道的原始距离，因此，当需要进行相似材料模拟试验时，现根据实验需求尺寸对架子的尺寸进行调整，计算法则为：架子的长度值L=L0+Xi-R。

优选的，所述架子的纵截面形状为直角“C”形，所述架子的尺寸可根据左支撑架和右支撑架之间的距离进行选配更换，如图7所示，架子由高强度碳素钢制成，前面架子的纵截面形状为直角“C”形，后面架子纵截面形状为旋转一百八十度的直角“C”形，通过架子一前一后的分布安装，使得左支撑架、右支撑架、底架和架子形成了装载材料的模型内腔。

优选的，所述拉槽的开口处为圆弧过渡设计，所述拉槽位于调节板表面的外侧面方向，当模型内腔填满了材料时，工作人员可通过将手伸进拉槽中并拉拽调节板，使得调节板沿着通槽移动出来，通过调节板自身的波浪形设计使得材料被晃动并形成松弛的状态。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置有左支撑架、右支撑架、底架、架子和调节板等实现了对模型空腔内材料的调整功能，通过设置有左支撑架、右支撑架、底架、架子组成的模型空腔进行对材料的填充，通过开设有通槽活动卡接有调节板，调节板底部的竖直波浪形部分位于模型空腔的内部，在完成材料的填充后，通过用手扣住拉槽并向两侧拉拽调节板，使得调节板沿着模型内腔向上移动，在上移的过程中，波浪形设计的调节板会对填充的材料进行左右推动，从而形成轻微的横向振动，将材料松弛并使其向模型内腔的侧下方移动，使得填充加均匀。

2、本发明通过设置有升降机构、连接板和顶架等实现了对架子的自动提升功能，通过设置有气缸进行伸缩从而带动带动板进行左右移动，使得与带动板固定连接的二号连接绳和一号连接绳会随着带动板的移动进行同步收放，而与二号连接绳、一号连接绳分别相连的右挂钩和左挂钩则能实现上下移动，从而可以将架子勾起来，使得在进行对架子的安装时，左挂钩和右挂钩能够帮助工作人员顺利并将架子拉起来，避免了人工直接拉拽而造成的费时费力还不安全等问题。

3、本发明通过设置有轨道、移动机构、左支撑架、右支撑架、底架和架子等实现了对不同长度的架子的适配功能，通过设置有两个移动机构分别固定安装有左支撑架和右支撑架，然后通过控制钢走轮移动从而改变左支撑架和右支撑架之间的距离进而适配相对应长度的架子，通过设置有电动推杆向下推动锁死机构并使得锁死机构与钢走轮接触，随着两者之间的压力增大通过摩擦力将钢走轮逼停从而实现锁死功能，然后，通过螺栓进行对架子和连接板以及顶架的安装，使得左支撑架和右支撑架能够适配不同尺寸的架子，提高了资源的利用率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构正面剖切示意图；

图3为本发明移动机构、左支撑架、右支撑架、架子、螺栓和调节板的结构示意图；

图4为本发明升降机构的结构示意图；

图5为本发明调节板的正面结构示意图；

图6为本发明左支撑架、右支撑架、底架和架子的分离示意图；

图7为本发明结构的左侧示意图；

图8为本发明移动机构的分离示意图；

图9为本发明轨道的距离标识示意图。

图中：1、轨道；2、移动机构；21、固定板；22、钢走轮；23、电动推杆；24、锁死机构；3、左支撑架；4、右支撑架；5、底架；6、架子；7、螺栓；8、升降机构；81、气缸；82、一号放置管；83、二号放置管；84、二号连接绳；85、一号连接绳；86、带动板；87、左挂钩；88、右挂钩；9、调节板；10、连接板；11、顶架；12、拉槽；13、通槽。

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。

如图1至图9所示，本发明实施例中，一种可变形尺寸相似材料平面模型架，包括轨道1和螺栓7，轨道1的顶部活动卡接有移动机构2，移动机构2的顶部设置有左支撑架3和右支撑架4，左支撑架3和右支撑架4以一左一右的形式分布在移动机构2的上方，左支撑架3和右支撑架4的正反两面均通过螺栓7固定安装有架子6，左支撑架3和右支撑架4之间设置有调节板9，调节板9顶部的外侧面开设有拉槽12，左支撑架3和右支撑架4的顶部设置有顶架11，左支撑架3和右支撑架4的侧面均开设有通槽13，当架子6确定好长度时，通过将移动机构2锁死来适配，然后通过螺栓7将架子6固定安装在左支撑架3和右支撑架4的正反两面，通过从下往上的堆叠形成放置材料的空腔，通过加装调节板9，使得材料在充满了形成的空腔内部时，拉拽调节板9，使得调节板9在向上移动的过程中对材料进行松弛，从而保持材料更快地贴合左支撑架3、右支撑架4和架子6形成的模型内腔。

其中，移动机构2的数量为两个且以一左一右的形式分布在轨道1的顶部，左侧移动机构2的顶部固定安装有左支撑架3，右侧移动机构2的顶部固定安装有右支撑架4，左支撑架3和右支撑架4内侧面之间的底部通过螺栓7固定安装有底架5，底架5为选配安装的设计，通过适配不同距离之间的左支撑架3和右支撑架4，然后利用底架5为模型内腔提供底部封闭功能，移动机构2活动卡接在轨道1的顶部，通过控制器控制移动机构2在轨道1的顶部移动，从而实现对不同长度的架子6的适配。

其中，左支撑架3和右支撑架4内侧面的顶部通过螺栓7固定安装有连接板10，连接板10的顶部通过螺栓7固定安装有顶架11，连接板10的内部固定有升降机构8，顶架11不仅放置有升降机构8，在完成模型内腔材料的填充准备工作后还会进行夯实模块的加装，主要是对材料进行压制成型。

其中，升降机构8包括气缸81、一号放置管82和二号放置管83，气缸81的伸缩端固定安装有带动板86，一号放置管82的内部活动套接有一号连接绳85，二号放置管83的内部活动套接有二号连接绳84，一号放置管82和二号连接绳84位于连接板10内部的一端均与带动板86固定连接，一号连接绳85的另一端固定安装有左挂钩87，二号连接绳84的另一端固定安装有右挂钩88，一号放置管82和二号放置管83均固定安装在顶架11底部的内部，如图2所示，在架子6确定长度后，移动机构2锁死并固定在轨道1的顶部，此时架子6的逐层安装需要升降机构8来辅助，通过控制气缸81的伸缩使得左挂钩87和右挂钩88向下移动并带动二号连接绳84和一号连接绳85移动，此时，工作人员可以将架子6用左挂钩87和右挂钩88勾起来，然后通过气缸81带动带动板86向左移动，带动二号连接绳84和一号连接绳85移动，带动左挂钩87和右挂钩88向上移动将架子6带动至指定高度，从而达到省力安装架子6的目的。

其中，移动机构2包括固定板21，固定板21的底部固定安装有两组钢走轮22，固定板21的顶部固定安装有电动推杆23，电动推杆23的伸缩端贯穿至固定板21的底部并固定安装有锁死机构24，钢走轮22的底部与轨道1限位卡接，钢走轮22通过控制器控制其移动，也可以通过人工手推，钢走轮22带动固定板21沿着轨道1的顶部移动，使得左支撑架3和右支撑架4之间的距离变化并达到适配架子6长度的目的，当钢走轮22需要停止时，通过开启电动推杆23并带动锁死机构24向下移动，使得锁死机构24的底部与钢走轮22的外表面接触然后逐渐挤压并通过摩擦力将钢走轮22锁死。

其中，调节板9位于左支撑架3和右支撑架4之间部分的横截面形状为竖直的波浪形，调节板9的数量为两个且分别与左支撑架3和右支撑架4的内侧面靠近，当材料倒满模型内腔时，会在其横截面的左下侧和右下侧形成未填充到的真空地带，此时如果盲目压制夯实，会造成模型内腔内部的材料分布不均，因此在填充材料后，紧接着向外拉拽调节板9，使得波浪形状的调节板9在上移的过程中，可以进行对模型内腔的横向振动，一方面达到松弛材料的目的，同时使得材料能够更快地向模型内腔的真空地带移动。

其中，移动机构2的内侧面可加装红外扫描仪，轨道1的原始长度为L0，轨道1的顶部设置有等距离尺寸标志X_i，左支撑架3和右支撑架4距离移动机构2内侧面的距离为R，如图9所示，L0为轨道1的原始距离，因此，当需要进行相似材料模拟试验时，现根据实验需求尺寸对架子6的尺寸进行调整，计算法则为：架子6的长度值L=L0+Xi-R。

其中，架子6的纵截面形状为直角“C”形，架子6的尺寸可根据左支撑架3和右支撑架4之间的距离进行选配更换，如图7所示，架子6由高强度碳素钢制成，前面架子6的纵截面形状为直角“C”形，后面架子6纵截面形状为旋转一百八十度的直角“C”形，通过架子6一前一后的分布安装，使得左支撑架3、右支撑架4、底架5和架子6形成了装载材料的模型内腔。

其中，拉槽12的开口处为圆弧过渡设计，拉槽12位于调节板9表面的外侧面方向，当模型内腔填满了材料时，工作人员可通过将手伸进拉槽12中并拉拽调节板9，使得调节板9沿着通槽13移动出来，通过调节板9自身的波浪形设计使得材料被晃动并形成松弛的状态。

工作原理及使用流程：

首先，在移动机构2的内侧面装上红外扫描仪，然后测量左支撑架3、右支撑架4与移动机构2之间的距离R，通过控制器启动钢走轮22并带动左支撑架3和右支撑架4进行移动，待左支撑架3和右支撑架4之间的距离刚好适配架子6的长度时，启动电动推杆23带动锁死机构24下移并与钢走轮22相接触，通过两者的摩擦力将钢走轮22逼停从而锁死左支撑架3和右支撑架4，此时，左支撑架3和右支撑架4路过轨道1顶部的距离标识为Xi，轨道1的原始长度为L0，从而得知架子6的长度值L=L0+Xi-R；

然后，通过螺栓7将底架5固定安装在左支撑架3和右支撑架4内侧面的底部，将左挂钩87和右挂钩88勾上架子6，启动气缸81并收缩带动带动板86向右移动，使得二号连接绳84和一号连接绳85分别向上拉动右挂钩88和左挂钩87，带动架子6上移至指定位置，然后通过螺栓7将架子6固定安装在左支撑架3和右支撑架4上面，通过将架子6进行上下堆叠安装，使得左支撑架3、右支撑架4、底架5和架子6形成了模型内腔，将搅拌均匀的材料倒进模型内腔中，然后，用扣住拉槽12的内部并向左支撑架3和右支撑架4的外侧面拉拽调节板9，使得调节板9沿着通槽13的内部移动并带动材料晃动，使得材料在模型内腔中分布得更加均匀；

最后，在顶架11的底部加装夯实模块，将材料压型等后续处理。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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 (8)

1.一种可变形尺寸相似材料平面模型架，包括轨道（1）和螺栓（7），其特征在于：所述轨道（1）的顶部活动卡接有移动机构（2），所述移动机构（2）的顶部设置有左支撑架（3）和右支撑架（4），所述左支撑架（3）和右支撑架（4）以一左一右的形式分布在移动机构（2）的上方，所述左支撑架（3）和右支撑架（4）的正反两面均通过螺栓（7）固定安装有架子（6），所述左支撑架（3）和右支撑架（4）之间设置有调节板（9），所述调节板（9）顶部的外侧面开设有拉槽（12），所述调节板（9）位于左支撑架（3）和右支撑架（4）之间部分的横截面形状为竖直的波浪形，所述调节板（9）的数量为两个且分别与左支撑架（3）和右支撑架（4）的内侧面靠近，所述左支撑架（3）和右支撑架（4）的顶部设置有顶架（11），所述左支撑架（3）和右支撑架（4）的侧面均开设有通槽（13），扣住拉槽（12）的内部并向左支撑架（3）和右支撑架（4）的外侧面拉拽调节板（9），使得调节板（9）沿着通槽（13）的内部移动并带动材料晃动。

2.根据权利要求1所述的一种可变形尺寸相似材料平面模型架，其特征在于：所述移动机构（2）的数量为两个且以一左一右的形式分布在轨道（1）的顶部，左侧所述移动机构（2）的顶部固定安装有左支撑架（3），右侧所述移动机构（2）的顶部固定安装有右支撑架（4），所述左支撑架（3）和右支撑架（4）内侧面之间的底部通过螺栓（7）固定安装有底架（5）。

3.根据权利要求1所述的一种可变形尺寸相似材料平面模型架，其特征在于：所述左支撑架（3）和右支撑架（4）内侧面的顶部通过螺栓（7）固定安装有连接板（10），所述连接板（10）的顶部通过螺栓（7）固定安装有顶架（11），所述连接板（10）的内部固定有升降机构（8）。

4.根据权利要求3所述的一种可变形尺寸相似材料平面模型架，其特征在于：所述升降机构（8）包括气缸（81）、一号放置管（82）和二号放置管（83），所述气缸（81）的伸缩端固定安装有带动板（86），所述一号放置管（82）的内部活动套接有一号连接绳（85），所述二号放置管（83）的内部活动套接有二号连接绳（84），所述一号放置管（82）和二号连接绳（84）位于连接板（10）内部的一端均与带动板（86）固定连接，所述一号连接绳（85）的另一端固定安装有左挂钩（87），所述二号连接绳（84）的另一端固定安装有右挂钩（88），所述一号放置管（82）和二号放置管（83）均固定安装在顶架（11）底部的内部。

5.根据权利要求1所述的一种可变形尺寸相似材料平面模型架，其特征在于：所述移动机构（2）包括固定板（21），所述固定板（21）的底部固定安装有两组钢走轮（22），所述固定板（21）的顶部固定安装有电动推杆（23），所述电动推杆（23）的伸缩端贯穿至固定板（21）的底部并固定安装有锁死机构（24），所述钢走轮（22）的底部与轨道（1）限位卡接。

6.根据权利要求1所述的一种可变形尺寸相似材料平面模型架，其特征在于：所述移动机构（2）的内侧面可加装红外扫描仪，所述轨道（1）的原始长度为L0，所述轨道（1）的顶部设置有等距离尺寸标志X_i，所述左支撑架（3）和右支撑架（4）距离移动机构（2）内侧面的距离为R。

7.根据权利要求1所述的一种可变形尺寸相似材料平面模型架，其特征在于：所述架子（6）的纵截面形状为直角“C”形，所述架子（6）的尺寸可根据左支撑架（3）和右支撑架（4）之间的距离进行选配更换。

8.根据权利要求1所述的一种可变形尺寸相似材料平面模型架，其特征在于：所述拉槽（12）的开口处为圆弧过渡设计，所述拉槽（12）位于调节板（9）表面的外侧面方向。

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