CN213070287U - 一种带有提升机构的粘滞系数实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带有提升机构的粘滞系数实验装置，包括底座、门架、量筒、提升机构；门架包括横梁、纵梁，提升机构包括第一齿条、第二齿条、第一伺服电机、第二伺服电机、第一齿轮、第二齿轮；量筒包括量筒底垫；纵梁包括位于横梁两侧的第一纵梁和第二纵梁；第一齿条和第二齿条分别贯穿第一纵梁和第二纵梁、且底端分别与量筒底垫固定连接；第一伺服电机和第二伺服电机分别驱动第一齿轮和第二齿轮，从而带动第一齿条和第二齿条沿竖向运动。本实用新型公开的一种带有提升机构的粘滞系数实验装置，解决了现有带横梁的实验装置取小球空间有限、出现不必要的测量误差等问题。

Description

一种带有提升机构的粘滞系数实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量粘滞系数的物理实验装置，尤其涉及一种带有提升机构的粘滞系数实验装置。

背景技术

目前，在落球法测量液体粘滞系数实验中，为了试验检测数据的可靠性，通常采用多次试验来较小测量误差，但是在下一次试验前，需要使用镊子等辅助设备将小球取出。但是，在带有横梁的实验装置中，例如，带有小球投放机构的实验装置，取出小球的方式包括两种：第一种，采用镊子等辅助设备，由于量筒、横梁之间的空间有限，易出现碰倒量筒等误操作；第二种，将量筒移出横梁下方，采用辅助设备取出小球后，再将量筒放回，由于落球法测量液体粘滞系数的实验方法是采用斯托克斯推导出计算公式进行计算的，该公式的前提条件是在无限扩展的液体中，为了避免量筒内壁对粘滞系数的影响，采用了与量筒内径相关的修正项进行修正，因此实验过程中，小球位于量筒的轴线上是最佳的测量结果，但是采用移动量筒来取出小球的方式，需要在下一次实验前重新确定量筒在小球投放机构下方的位置，易出现重复实验过程中，小球投放机构与量筒的相对位置不同，导致出现不必要的测量误差。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种带有提升机构的粘滞系数实验装置，旨在解决现有带横梁的实验装置取出小球的操作空间有限，出现不必要的测量误差等问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种带有提升机构的粘滞系数实验装置，包括底座、门架、量筒、提升机构、相配合的第一激光发生器和第一激光接收器、相配合的第二激光发生器和第二激光接收器；所述门架包括第一支架、第二支架、横梁、纵梁；其中，所述第一支架和第二支架均通过底端与底座垂直连接、且分别固设于量筒的两侧，顶端分别与横梁的两端固定连接，所述横梁位于量筒上方；所述纵梁与底座平行、且与横梁垂直固定连接；所述第一激光发生器、第一激光接收器与第一支架固定连接；第二激光发生器、第二激光接收器均与第二支架固定连接；所述提升机构包括第一齿条、第二齿条、第一伺服电机、第二伺服电机、第一齿轮、第二齿轮；所述量筒包括量筒底垫，所述量筒底垫与量筒的内壁间隙配合；所述纵梁包括位于横梁两侧的第一纵梁和第二纵梁；所述第一纵梁、第二纵梁分别设有容纳第一齿条和第二齿条沿竖向滑动的第一限位滑槽、第二限位滑槽，所述第一限位滑槽和第二限位滑槽的间距小于量筒底垫的外径；所述第一齿条和第二齿条分别贯穿第一限位滑槽和第二限位滑槽、且底端分别与量筒底垫固定连接；所述第一伺服电机和第二伺服电机的定子分别固设于第一纵梁、第二纵梁、转子分别固设有第一齿轮、第二齿轮；所述第一齿轮、第二齿轮分别与第一齿条和第二齿条位于第一限位滑槽、第二限位滑槽的部分啮合。

本技术方案中，还包括现有技术中的单片机和电源，其中，第一激光发生器、第一激光接收器、第二激光发生器、第二激光接收器、第一伺服电机、第二伺服电机均与单片机信号连接，电源用于给上述电器部件供电。本技术方案中的实验装置采用提升机构带动位于量筒底部的量筒底垫上下运动，用于在下一次实验前，将小球提升至方便取出的位置。一方面解决了现有的实验装置，小球位于量筒的底部，取出小球的操作空间有限的问题；另一方面无需移动量筒，能够避免反复实验时小球投放处与量筒的相对位置不同而出现的不必要误差。其具体的操作步骤为：在一次实验测量结束后，小球落在量筒底垫上，操作第一伺服电机、第二伺服电机的转子带动第一齿轮、第二齿轮同步且反向转动，从而带动第一齿条、第二齿条同步向上运动，即提升量筒底垫及小球，其中，第一限位滑槽和第二限位滑槽的宽度限制了第一齿条和第二齿条竖向滑动以外的运动；当提升至易操作处时，操作第一伺服电机、第二伺服电机停止转动，取出小球，再操作第一伺服电机、第二伺服电机向与初次转动相反的方向转动，带动量筒底垫下降至量筒的底端，准备下一次实验操作。

进一步的技术方案为，所述量筒底垫的上方还固设有复写纸。复写纸采用胶黏、图钉等方式固定连接至量筒底垫，用于观测小球下落的位置，可根据小球下落的位置判断该次实验数据的准确性。

进一步的技术方案为，横梁中部设有小球投放机构，所述小球投放机构为贯穿横梁的空心圆筒形结构。本技术方案中的小球投放机构能够提高小球下落的稳定性。

进一步的技术方案为，所述第一支架、第二支架的顶端分别通过第一固定夹、第二固定夹与横梁两端固定连接。

进一步的技术方案为，所述第一激光发生器、第一激光接收器分别通过第三固定夹、第四固定夹与第一支架固定连接；所述第二激光发生器、第二激光接收器分别通过第五固定夹、第六固定夹与第二支架固定连接。

进一步的技术方案为，所述第一齿条、第二齿条的底端分别通过第一螺栓和第二螺栓与量筒底垫固定连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果是：

本实用新型提供的一种带有提升机构的粘滞系数实验装置，采用提升机构带动位于量筒底部的量筒底垫上下运动，用于在下一次实验前，将小球提升至方便取出的位置。一方面解决了现有的实验装置，小球位于量筒的底部，取出小球的操作空间有限的问题；另一方面无需移动量筒，能够避免反复实验时小球投放处与量筒的相对位置不同而出现的不必要误差。

附图说明

图1为：本实用新型所述带有提升机构的粘滞系数实验装置的结构示意图。

图2为：本实用新型所述带有提升机构的粘滞系数实验装置的右视图。

图3为：本实用新型所述带有提升机构的粘滞系数实验装置的俯视图。

图中，1、底座，2、门架，20、横梁，21、第一支架，22、第二支架，23、纵梁，231、第一纵梁，232、第二纵梁，2310、第一限位滑槽，2320、第二限位滑槽，31、第一激光发生器，32、第一激光接收器，41、第二激光发生器，42、第二激光接收器，5、量筒，51、量筒底垫，52、复写纸，61、第一齿条，62、第二齿条，71、第一伺服电机，72、第二伺服电机，710、第一齿轮，720、第二齿轮。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图1至3予以说明。

如图1至3所示，本实施方式提供一种带有提升机构的粘滞系数实验装置，包括底座1、门架2、量筒5、提升机构、单片机、电源、相配合的第一激光发生器31和第一激光接收器41、相配合的第二激光发生器32和第二激光接收器42；所述门架2包括第一支架21、第二支架22、横梁20、纵梁23；其中，所述第一支架21和第二支架22均通过底端与底座1垂直连接、且分别固设于量筒5的两侧，顶端分别与横梁20的两端固定连接，所述横梁20位于量筒5上方；

本实施方式中，第一支架21和第二支架22的底端具体通过一体成型的方式与底座1固定连接，第一支架21和第二支架22的顶端分别通过第一固定夹、第二固定夹与横梁20的两端固定连接，其中，上述固定夹为现有物理实验设备中常用的机构，以第一固定夹为例进行说明，一端固设于横梁20的底端，另一端套设于第一支架21的外环、并通过锁紧螺钉固定，该锁紧螺钉用于调节第一固定夹夹紧第一支架21的外环，即实现固定连接；

所述纵梁23与底座平行、且与横梁20垂直固定连接；所述第一激光发生器31、第一激光接收器41与第一支架21固定连接；第二激光发生器32、第二激光接收器42均与第二支架22固定连接；其中，第一激光发生器31、第一激光接收器41分别通过第三固定夹、第四固定夹与第一支架21固定连接；所述第二激光发生器32、第二激光接收器42分别通过第五固定夹、第六固定夹与第二支架22固定连接，采用固定夹的方式方便调节激光发生器与激光结构器的相对位置；

所述提升机构包括第一齿条61、第二齿条62、第一伺服电机71、第二伺服电机72、第一齿轮710、第二齿轮720；所述量筒5包括量筒底垫51，所述量筒底垫51与量筒5的内壁间隙配合；所述纵梁23包括位于横梁20两侧的第一纵梁231和第二纵梁232，本实施方式中，第一纵梁231和第二纵梁232分别通过卡扣结构与横梁20的两侧固定连接；所述第一纵梁231、第二纵梁232分别设有容纳第一齿条61和第二齿条62沿竖向滑动的第一限位滑槽2310、第二限位滑槽2320，所述第一限位滑槽2310和第二限位滑槽2320的间距小于量筒底垫51的外径；所述第一齿条61和第二齿条62分别贯穿第一限位滑槽2310和第二限位滑槽2320、且底端分别与量筒底垫51固定连接，本实施方式中，第一齿条61、第二齿条62底端分别竖直地贯穿第一限位滑槽2310和第二限位滑槽2320、并与量筒底垫51插接，通过紧配合的方式固定连接；所述第一伺服电机71和第二伺服电机72的定子分别固设于第一纵梁231、第二纵梁232、转子分别固设有第一齿轮710、第二齿轮720；所述第一齿轮710、第二齿轮720分别与第一齿条61和第二齿条62位于第一限位滑槽2310、第二限位滑槽2320的部分啮合；单片机与第一激光发生器31、第一激光接收器41、第二激光发生器32、第二激光接收器42、第一伺服电机71、第二伺服电机72信号连接，电源用于给上述电器部件供电。

本实施方式中的实验装置采用提升机构带动位于量筒5底部的量筒底垫51上下运动，用于在下一次实验前，将小球提升至方便取出的位置。一方面解决了现有的实验装置，小球位于量筒5的底部，取出小球的操作空间有限的问题；另一方面无需移动量筒5，能够避免反复实验时小球投放处与量筒的相对位置不同而出现的不必要误差。其具体的操作步骤为：在一次实验测量结束后，小球落在量筒底垫51上，操作第一伺服电机71、第二伺服电机72的转子带动第一齿轮710、第二齿轮720同步且反向转动，从而带动第一齿条61、第二齿条62同步向上运动，即提升量筒底垫51及小球，其中，第一限位滑槽2310和第二限位滑槽2320的宽度限制了第一齿条61和第二齿条62竖向滑动以外的运动；当提升至易操作处时，操作第一伺服电机71、第二伺服电机72停止转动，取出小球，再操作第一伺服电机71、第二伺服电机72向相反的方向转动，带动量筒底垫51下降至量筒5的底端，准备下一次实验操作。其中，单片机与激光发射器和激光接收器的工作原理为现有技术，在此不做赘述。

上述实施方式示例性的示出了第一支架21和第二支架22的底端与底座1的具体固定连接方式，在其他实施方式或实际应用中，还可以通过其他结构替代，例如，第一支架21和第二支架22的底端分别设有螺纹段，底座1设有与上述两个螺纹段配合的两个螺孔；或通过卡扣、紧配合、焊接等方式固定连接。

上述实施方式示例性的示出了第一纵梁231和第二纵梁232与横梁20两侧的具体固定连接方式，在其他实施方式或实际应用中，还可以通过其他结构替代，例如，第一纵梁231和第二纵梁232为一体结构，通过螺栓与横梁20固定连接；或通过焊接、一体成型等方式固定连接。

上述实施方式示例性的示出了第一齿条61、第二齿条62底端与量筒底垫51的具体固定连接方式，在其他实施方式或实际应用中，还可以通过其他结构替代，例如，量筒底垫51分别设有与第一齿条61、第二齿条62底端相配合的螺纹孔，第一齿条61、第二齿条62分别通过螺钉与量筒底垫51固定连接；或通过焊接、一体成型等方式固定连接，在焊接、一体成型等方式的实施例中，第一齿条61和第二齿条62的安装过程为，安装横梁20与纵梁23，使第一限位滑槽2310和第二限位滑槽2320从顶端套设于第一齿条61、第二齿条62，再通过上述方式，将横梁20固定于第一支架21和第二支架22。

另一实施方式，在上述实施方式基础上，所述量筒底垫51的上方还固设有复写纸52，复写纸52采用胶黏、图钉等方式固定连接至量筒底垫51，当小球下落至底端时，复写纸上有小球下落的痕迹，能够反映小球下落的路径，当小球偏离量筒5轴线较多时，可放弃该次实验数据，避免存在较大的实验误差，其中复写纸可以采用密封袋密封的方式至于待测液体中。

另一实施方式，在上述实施方式基础上，所述横梁20中部设有小球投放机构，所述小球投放机构为贯穿横梁20的空心圆筒形结构，该小球投放机构能够提高小球下落的稳定性。

本实用新型提供的一种带有提升机构的粘滞系数实验装置，采用提升机构带动位于量筒5底部的量筒底垫51上下运动，用于在下一次实验前，将小球提升至方便取出的位置。一方面解决了现有的实验装置，小球位于量筒5的底部，取出小球的操作空间有限的问题；另一方面无需移动量筒5，能够避免反复实验时小球投放处与量筒的相对位置不同而出现的不必要误差。

Claims (6)

1.一种带有提升机构的粘滞系数实验装置，其特征在于，包括底座(1)、门架(2)、量筒(5)、提升机构、相配合的第一激光发生器(31)和第一激光接收器(41)、相配合的第二激光发生器(32)和第二激光接收器(42)；

所述门架(2)包括第一支架(21)、第二支架(22)、横梁(20)、纵梁(23)；其中，所述第一支架(21)和第二支架(22)均通过底端与底座(1)垂直连接、且分别固设于量筒(5)的两侧，顶端分别与横梁(20)的两端固定连接，所述横梁(20)位于量筒(5)上方；所述纵梁(23)与底座平行、且与横梁(20)垂直固定连接；

所述第一激光发生器(31)、第一激光接收器(41)与第一支架(21)固定连接；第二激光发生器(32)、第二激光接收器(42)均与第二支架(22)固定连接；

所述提升机构包括第一齿条(61)、第二齿条(62)、第一伺服电机(71)、第二伺服电机(72)、第一齿轮(710)、第二齿轮(720)；所述量筒(5)包括量筒底垫(51)，所述量筒底垫(51)与量筒(5)的内壁间隙配合；所述纵梁(23)包括位于横梁(20)两侧的第一纵梁(231)和第二纵梁(232)；所述第一纵梁(231)、第二纵梁(232)分别设有容纳第一齿条(61)和第二齿条(62)沿竖向滑动的第一限位滑槽(2310)、第二限位滑槽(2320)，所述第一限位滑槽(2310)和第二限位滑槽(2320)的间距小于量筒底垫(51)的外径；所述第一齿条(61)和第二齿条(62)分别贯穿第一限位滑槽(2310)和第二限位滑槽(2320)、且底端分别与量筒底垫(51)固定连接；

所述第一伺服电机(71)和第二伺服电机(72)的定子分别固设于第一纵梁(231)、第二纵梁(232)、转子分别固设有第一齿轮(710)、第二齿轮(720)；所述第一齿轮(710)、第二齿轮(720)分别与第一齿条(61)和第二齿条(62)位于第一限位滑槽(2310)、第二限位滑槽(2320)的部分啮合。

2.根据权利要求1所述的一种带有提升机构的粘滞系数实验装置，其特征在于，所述量筒底垫(51)的上方还固设有复写纸(52)。

3.根据权利要求1所述的一种带有提升机构的粘滞系数实验装置，其特征在于，所述横梁(20)中部设有小球投放机构，所述小球投放机构为贯穿横梁(20)的空心圆筒形结构。

4.根据权利要求1所述的一种带有提升机构的粘滞系数实验装置，其特征在于，所述第一支架(21)、第二支架(22)的顶端分别通过第一固定夹、第二固定夹与横梁(20)两端固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种带有提升机构的粘滞系数实验装置，其特征在于，所述第一激光发生器(31)、第一激光接收器(41)分别通过第三固定夹、第四固定夹与第一支架(21)固定连接；所述第二激光发生器(32)、第二激光接收器(42)分别通过第五固定夹、第六固定夹与第二支架(22)固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种带有提升机构的粘滞系数实验装置，其特征在于，所述第一齿条(61)、第二齿条(62)的底端分别通过第一螺栓和第二螺栓与量筒底垫(51)固定连接。

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