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申请/专利权人：西安科技大学

摘要：本发明属于相似材料模拟实验技术领域，具体涉及一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，包括压实板、压力调整组件、振动板、振动电机和机体，所述压实板的四周具有向上卷曲的卷曲部，所述卷曲部的内侧固定有振动位移传感器，所述压实板和所述振动板之间通过所述压力调整组件连接；设有通过振动电机作为振动源的压实板，在压实板上设有振动位移传感器，可以用于采集监测到的数据，反馈该处相似材料的密实程度，使得物理相似材料模拟实验更加高效，节约了人力，解决了因成型压力不确定、不均匀，以致密实程度难以控制的问题，使相同配比的相似材料之间的物理力学性质基本一致，使得实验更加符合相似原理，能够更真实模拟现场煤岩体。

主权项：1.一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，其特征在于：包括压实板1、压力调整组件2、振动板3、振动电机4和机体5，所述压实板1的四周具有向上卷曲的卷曲部11，所述卷曲部11的内侧固定有振动位移传感器12，所述压实板1和所述振动板3之间通过所述压力调整组件2连接，所述振动电机4通过电机底座41固定在所述振动板3的上方，所述电机底座41上固定有下悬挂连杆42，所述机体5位于所述振动电机4的上方，所述机体5的底部四角固定有与所述下悬挂连杆42配合的上悬挂连杆51，所述下悬挂连杆42和所述上悬挂连杆51弹性连接，所述机体5的一侧具有把手52，所述机体5的另一侧具有触摸屏53，所述触摸屏53的下方设有器件仓54，所述器件仓54内设有信号采集元件以及控制元件，所述卷曲部11和振动电机4均与所述信号采集元件以及控制元件信号连接；所述压力调整组件2包括固定螺母21、螺杆22、调整螺母23和弹簧24，所述固定螺母21固定在所述压实板1的上端面，所述固定螺母21上具有所述螺杆22，所述螺杆22依次贯穿所述振动板3和所述电机底座41，并延伸至所述电机底座41的上方，所述调整螺母23螺接在所述螺杆22的外壁，并置于所述电机底座41的上端面，所述弹簧24位于所述振动板3与所述固定螺母21之间，并套设在所述螺杆22的外侧；所述弹簧24的上下两端垫设有环形金属垫，所述金属垫的外侧一周具有挡圈，所述调整螺母23和所述电机底座41之间设有橡胶垫圈；所述压力调整组件2的数量为四个，且均匀的分布在所述振动板3的底部四个拐角处。

全文数据：一种相似材料模型精确铺设成型实验装置技术领域本发明属于相似材料模拟实验技术领域，具体涉及一种相似材料模型精确铺设成型实验装置。背景技术相似材料模拟实验是一种在实验室内按相似原理制作与原型相似的模型，借助测试仪表观测模型内力学参数及其分布规律，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，从而解决采矿工程中的实际问题，广泛应用于采矿工程等研究领域，是一种有效的科学研究手段。目前，模型铺设主要是将相似材料按配比拌合好后，多用重物进行人工夯实，模型铺设过程中仍然存在以下不足；1、这种相似材料模型铺设成型方法，费时费力，效率低；2、且铺设而成的模型由于成型压力不确定、不均匀，以致密实程度难以控制，进而导致相同配比的相似材料之间的物理力学性质差异较大，不能真实模拟现场煤岩体。发明内容为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，具有可精确控制模型成型压力、减少工作强度、提高工作效率等特点。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，包括压实板、压力调整组件、振动板、振动电机和机体，所述压实板的四周具有向上卷曲的卷曲部，所述卷曲部的内侧固定有振动位移传感器，所述压实板和所述振动板之间通过所述压力调整组件连接，所述振动电机通过电机底座固定在所述振动板的上方，所述电机底座上固定有下悬挂连杆，所述机体位于所述振动电机的上方，所述机体的底部四角固定有与所述下悬挂连杆配合的上悬挂连杆，所述下悬挂连杆和所述上悬挂连杆弹性连接，所述机体的一侧具有把手，所述机体的另一侧具有触摸屏，所述触摸屏的下方设有器件仓，所述器件仓内设有信号采集元件以及控制元件，所述卷曲部和振动电机均与所述信号采集元件以及控制元件信号连接。为了可以通过转动调整螺母来调节传到压实板上的压力大小，作为本发明的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置优选技术方案，所述压力调整组件包括固定螺母、螺杆、调整螺母和弹簧，所述固定螺母固定在所述压实板的上端面，所述固定螺母上具有所述螺杆，所述螺杆依次贯穿所述振动板和所述电机底座，并延伸至所述电机底座的上方，所述调整螺母螺接在所述螺杆的外壁，并置于所述电机底座的上端面，所述弹簧位于所述振动板与所述固定螺母之间，并套设在所述螺杆的外侧。为了保证弹簧减振性能的稳定性，作为本发明的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置优选技术方案，所述弹簧的上下两端垫设有环形金属垫，所述金属垫的外侧一周具有挡圈，所述调整螺母和所述电机底座之间设有橡胶垫圈。为了降低机体的振动，作为本发明的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置优选技术方案，所述上悬挂连杆的底部开设有长腰形孔，所述长腰形孔内壁安装有减振弹簧，所述下悬挂连杆上安装有与所述长腰形孔配合的固定螺栓，所述下悬挂连杆和所述上悬挂连杆之间通过固定螺栓和所述上悬挂连杆弹性滑动连接。为了保证上悬挂连杆和下悬挂连杆之间滑动配合的可靠性，作为本发明的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置优选技术方案，所述上悬挂连杆的外壁固定有活动导轨，所述活动导轨的底部开设有与所述下悬挂连杆配合的滑槽，所述下悬挂连杆滑动在所述活动导轨的内壁。为了可以在振动过程中持续向一个方向运动，作为本发明的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置优选技术方案，所述下悬挂连杆的数量为四个，且其中两个位于所述振动电机的左侧，且与所述振动板呈六十度夹角，另外两个位于所述振动电机的另一侧，并与所述振动板垂直分布。为了保证振动的结构稳定性，作为本发明的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置优选技术方案，所述压力调整组件的数量为四个，且均匀的分布在所述振动板的底部四个拐角处。为了可以控制实验的变量，作为本发明的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置优选技术方案，所述信号采集元件以及控制元件包括变频器和参数控制仪，所述变频器通过内部滑动电阻的阻值变化来调节所述振动电机的振动频率，所述参数控制仪与所述触摸屏信号连接。为了对触摸屏进行保护，作为本发明的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置优选技术方案，所述触摸屏上安装有与其滑动连接的保护板。为了方便控制装置的启停，作为本发明的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置优选技术方案，所述把手上安装有开关按钮，所述把手一端连接有电源线缆。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明设有通过振动电机作为振动源的压实板，在压实板上设有振动位移传感器，可以用于采集监测到的数据，反馈该处相似材料的密实程度，使得物理相似材料模拟实验更加高效，节约了人力，解决了因成型压力不确定、不均匀，以致密实程度难以控制的问题。2、本发明在振动源与压实板之间设有可调整的压力调整组件，可以通过多组实验数据，使相同配比的相似材料之间的物理力学性质基本一致，使得实验更加符合相似原理，能够更为真实地模拟现场煤岩体。3、本发明在振动源和机体之间设有弹性滑动连接的上悬挂连杆和下悬挂连杆，悬挂杆件使振动电机产生的振动不会或者很少的传递到机体上，从而保护上支座上的器件不被损坏，增加装置的使用寿命。附图说明附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明的结构示意图；图2为本发明中的左视结构示意图；图3为本发明中的长腰形孔结构示意图；图4为本发明中的压力调整组件结构示意图；图中：1、压实板；11、卷曲部；12、振动位移传感器；2、压力调整组件；21、固定螺母；22、螺杆；23、调整螺母；24、弹簧；3、振动板；4、振动电机；41、电机底座；42、下悬挂连杆；421、固定螺栓；5、机体；51、上悬挂连杆；511、长腰形孔；512、减振弹簧；52、把手；53、触摸屏；54、器件仓；6、活动导轨。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。实施例请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，包括压实板1、压力调整组件2、振动板3、振动电机4和机体5，压实板1的四周具有向上卷曲的卷曲部11，卷曲部11的内侧固定有振动位移传感器12，压实板1和振动板3之间通过压力调整组件2连接，振动电机4通过电机底座41固定在振动板3的上方，电机底座41上固定有下悬挂连杆42，机体5位于振动电机4的上方，机体5的底部四角固定有与下悬挂连杆42配合的上悬挂连杆51，下悬挂连杆42和上悬挂连杆51弹性连接，机体5的一侧具有把手52，机体5的另一侧具有触摸屏53，触摸屏53的下方设有器件仓54，器件仓54内设有信号采集元件以及控制元件，卷曲部11和振动电机4均与信号采集元件以及控制元件信号连接。本实施方案中，压实板1边缘具有向上卷曲的卷曲部11，防止模型材料进入装置内，压实板1上装有振动位移传感器12，振动位移传感器12的型号为CYT9200，用于检测压实板1的工作状态，压实板1固定有螺杆22，螺杆22上套有弹簧24，在振动板3上用调整螺母23在4个角上将振动板3与压实板1固定连接，并通过调整螺母23调节传到压实板1上的压力大小，压力由振动电机4提供，振动电机4的型号为YZS-380，振动电机4固定在电机底座41上，电机底座41通过调整螺母23与振动板3固定连接，电机底座41上装有4个下悬挂连杆42，如图1左侧两杆件与压实板1呈60°夹角，右侧两杆件与压实板1垂直，如此可使得整个装置在振动时自行前移；杆件下悬挂连杆42固定在电机底座41上，上悬挂连杆51固定在机体5上，杆件下悬挂连杆42和上悬挂连杆51通过长腰形孔511和固定螺栓421弹性滑动连接，通过减振弹簧512使振动电机4产生的振动不会传递到上机体5上，从而机体5上的器件不被损坏。具体的，压力调整组件2包括固定螺母21、螺杆22、调整螺母23和弹簧24，固定螺母21固定在压实板1的上端面，固定螺母21上具有螺杆22，螺杆22依次贯穿振动板3和电机底座41，并延伸至电机底座41的上方，调整螺母23螺接在螺杆22的外壁，并置于电机底座41的上端面，弹簧24位于振动板3与固定螺母21之间，并套设在螺杆22的外侧。本实施例中，压力调整组件2包括固定螺母21、螺杆22、调整螺母23和弹簧24，固定螺母21固定在压实板1的上端面，固定螺母21上具有螺杆22，螺杆22依次贯穿振动板3和电机底座41，并延伸至电机底座41的上方，调整螺母23螺接在螺杆22的外壁，并置于电机底座41的上端面，弹簧24位于振动板3与固定螺母21之间，并套设在螺杆22的外侧，可以实现通过调整螺母23调节传到压实板1上的压力大小。具体的，弹簧24的上下两端垫设有环形金属垫，金属垫的外侧一周具有挡圈，调整螺母23和电机底座41之间设有橡胶垫圈。本实施例中，弹簧24的上下两端垫设有环形金属垫，金属垫的外侧一周具有挡圈，调整螺母23和电机底座41之间设有橡胶垫圈，可以保证弹簧24在振动板3和压实板1之间的可靠性，防止发生偏移，造成弹性失效。具体的，上悬挂连杆51的底部开设有长腰形孔511，长腰形孔511内壁安装有减振弹簧512，下悬挂连杆42上安装有与长腰形孔511配合的固定螺栓421，下悬挂连杆42和上悬挂连杆51之间通过固定螺栓421和上悬挂连杆51弹性滑动连接。本实施例中，上悬挂连杆51的底部开设有长腰形孔511，长腰形孔511内壁安装有减振弹簧512，下悬挂连杆42上安装有与长腰形孔511配合的固定螺栓421，下悬挂连杆42和上悬挂连杆51之间通过固定螺栓421和上悬挂连杆51弹性滑动连接，可以提供上悬挂连杆51和下悬挂连杆42相互之间的弹力，实现机体5和振动板3之间的减振效果。具体的，上悬挂连杆51的外壁固定有活动导轨6，活动导轨6的底部开设有与下悬挂连杆42配合的滑槽，下悬挂连杆42滑动在活动导轨6的内壁。本实施例中，上悬挂连杆51的外壁固定有活动导轨6，活动导轨6的底部开设有与下悬挂连杆42配合的滑槽，下悬挂连杆42滑动在活动导轨6的内壁，可以增加上悬挂连杆51和下悬挂连杆42在滑动过程中的结构强度，增加连接的可靠性。具体的，下悬挂连杆42的数量为四个，且其中两个位于振动电机4的左侧，且与振动板3呈六十度夹角，另外两个位于振动电机4的另一侧，并与振动板3垂直布设。本实施例中，下悬挂连杆42的数量为四个，且其中两个位于振动电机4的左侧，且与振动板3呈六十度夹角，另外两个位于振动电机4的另一侧，并与振动板3垂直布设，如此可使得整个装置在振动时自行前移，可以在振动过程中产生水平方向的分离。具体的，压力调整组件2的数量为四个，且均匀的布设在振动板3的底部四个拐角处。本实施例中，压力调整组件2的数量为四个，且均匀的分布在振动板3的底部四个拐角处，可以提高装置整体的稳定性，保证试验的可靠进行。具体的，信号采集元件以及控制元件包括变频器和参数控制仪，变频器通过内部滑动电阻的阻值变化来调节振动电机4的振动频率，参数控制仪与触摸屏53信号连接。本实施例中，信号采集元件以及控制元件包括变频器和参数控制仪，变频器通过内部滑动电阻的阻值变化来调节振动电机4的振动频率，参数控制仪与触摸屏53信号连接，变频器上部安装有参数控制仪，参数控制仪装有触摸屏53，通过触摸屏53进行参数设置，来确定所需的成型压力。具体的，触摸屏53上安装有与其滑动连接的保护板。本实施例中，触摸屏53上安装有与其滑动连接的保护板，可以对触摸屏53进行一定的机械保护。具体的，把手52上安装有开关按钮，把手52一端连接有电源线缆。本实施例中，把手52上安装有开关按钮，把手52一端连接有电源线缆，方便控制装置的开关。本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，将弹簧24的长度通过调整螺母23调到基本一致，操作人员手持把手52，将装置置于未压实的模型材料上，打开保护板在触摸屏53上设置好振动电机4的振动频率，根据不同岩性模拟材料的强度不同改变弹簧24的长度和频率，将把手52的按钮按下，振动电机4开始工作；观察显示器上出现的振动位移传感器12监测到的曲线，如每个传感器测得曲线基本一致，则调参结束；如不一致，则需要调节曲线差异较大的传感器所在位置的弹簧24长度，使4条曲线基本一致；调参结束后，开始压实材料，振动板3与振动电机4同步振动，压力通过弹簧24传到压实板1上对材料进行压实，振动板3与振动电机4同步振动的同时，4根上悬挂连杆51和下悬挂连杆42减小了振动力向机体5的传递，增加了作业人员的舒适度，防止了振动对机体5上部器件的损坏，装置在运行过程中，要观测振动位移传感器12的监测曲线，确定异常曲线对应的位置，在保证弹簧24长度一致的前提下，及时调整材料铺设厚度，如果铺设的相似材料过厚，可使用多级调频和不同弹簧24长度分次压实，总的原则为：频率由大到小、长度由短到长。最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，其特征在于：包括压实板1、压力调整组件2、振动板3、振动电机4和机体5，所述压实板1的四周具有向上卷曲的卷曲部11，所述卷曲部11的内侧固定有振振动位移传感器12，所述压实板1和所述振动板3之间通过所述压力调整组件2连接，所述振动电机4通过电机底座41固定在所述振动板3的上方，所述电机底座41上固定有下悬挂连杆42，所述机体5位于所述振动电机4的上方，所述机体5的底部四角固定有与所述下悬挂连杆42配合的上悬挂连杆51，所述下悬挂连杆42和所述上悬挂连杆51弹性连接，所述机体5的一侧具有把手52，所述机体5的另一侧具有触摸屏53，所述触摸屏53的下方设有器件仓54，所述器件仓54内设有信号采集元件以及控制元件，所述卷曲部11和振动电机4均与所述信号采集元件以及控制元件信号连接。2.根据权利要求1所述的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，其特征在于：所述压力调整组件2包括固定螺母21、螺杆22、调整螺母23和弹簧24，所述固定螺母21固定在所述压实板1的上端面，所述固定螺母21上具有所述螺杆22，所述螺杆22依次贯穿所述振动板3和所述电机底座41，并延伸至所述电机底座41的上方，所述调整螺母23螺接在所述螺杆22的外壁，并置于所述电机底座41的上端面，所述弹簧24位于所述振动板3与所述固定螺母21之间，并套设在所述螺杆22的外侧。3.根据权利要求2所述的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，其特征在于：所述弹簧24的上下两端垫设有环形金属垫，所述金属垫的外侧一周具有挡圈，所述调整螺母23和所述电机底座41之间设有橡胶垫圈。4.根据权利要求1所述的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，其特征在于：所述上悬挂连杆51的底部开设有长腰形孔511，所述长腰形孔511内壁安装有减振弹簧512，所述下悬挂连杆42上安装有与所述长腰形孔511配合的固定螺栓421，所述下悬挂连杆42和所述上悬挂连杆51之间通过固定螺栓421和所述上悬挂连杆51弹性滑动连接。5.根据权利要求1所述的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，其特征在于：所述上悬挂连杆51的外壁固定有活动导轨6，所述活动导轨6的底部开设有与所述下悬挂连杆42配合的滑槽，所述下悬挂连杆42滑动在所述活动导轨6的内壁。6.根据权利要求1所述的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，其特征在于：所述下悬挂连杆42的数量为四个，且其中两个位于所述振动电机4的左侧，且与所述振动板3呈六十度夹角，另外两个位于所述振动电机4的另一侧，并与所述振动板3垂直。7.根据权利要求1所述的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，其特征在于：所述压力调整组件2的数量为四个，且均匀的分布在所述振动板3的底部四个拐角处。8.根据权利要求1所述的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，其特征在于：所述信号采集元件以及控制元件包括变频器和参数控制仪，所述变频器通过内部滑动电阻的阻值变化来调节所述振动电机4的振动频率，所述参数控制仪与所述触摸屏53信号连接。9.根据权利要求1所述的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，其特征在于：所述触摸屏53上安装有与其滑动连接的保护板。10.根据权利要求1所述的一种相似材料模型精确铺设成型实验装置，其特征在于：所述把手52上安装有开关按钮，所述把手52一端连接有电源线缆。

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