专利名称：一种高精度滑坡物理模型实验平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高精度滑坡物理模型实验平台，属于地质灾害模型试验领域。
背景技术：
目前，滑坡物理模型实验平台多采用整体式结构，使用液压千斤顶整体抬升，对于多段式底板分段抬升或单一底板抬升，小负荷可转动式底板多采用在第一段底部设置铰支座，在末段通过定滑轮抬升，大负荷可转动式底板升降以液压千斤顶抬升为主。已研制的滑坡物理模型实验平台整体上分为四段，总长11.5m，宽3m，第二段抬升20°、第三段抬升40°就位后，整体高度接近5m。其中升降系统用于第三段底板的抬升和下降。国内学者李世海、张均峰、罗先启、刘东燕等人均进行滑坡物理模型实验平台的研制。上述滑坡模型实验装置虽在一定程度上促进了该类装置的发展，然而，仍存在一定程度的局限:( I)精度低，抬升系统采用定滑轮拉线式抬升，精度无法保证，对于开展坡角变化引发的滑坡稳定性分析有较大 局限性；(2)稳定性差，滑坡物理模型实验，时间跨度往往较大，而定滑轮拉线式或液压千斤顶长时间负载稳定性较差；(3)安全性差，单一定滑轮拉线式或千斤顶抬升，对于大尺度、承担荷载量较大的滑坡模型实验平台，安全储备较低。
发明内容
本发明解决的技术问题是，提供一种高稳定性、高安全性的高精度滑坡物理模型实验平台，用于精确进行滑坡物理模型实验。为了解决上述问题，本发明提供一种高精度滑坡物理模型实验平台至少包括:平台、底座、升降机构、控制机构、辅助锁定机构；所述平台一端与所述底座铰接，另一端与所述升降机构连接；所述升降机构在所述控制机构的控制下，能够将所述平台升降到相应的位置并通过所述辅助锁定机构进行固定。进一步，所述升降机构为液压千斤顶，所述液压千斤顶上端的主缸与所述平台通过万向轴连接，下端的承载基座与所述底座铰接。进一步，所述辅助锁定机构包括支撑杆、支撑杆固定座、液压插销；所述支撑杆上端与所述平台铰接，下端可滑动地插入支撑杆固定座内，所述支撑杆固定座与所述底座铰接，所述支撑杆分布有若干定位孔，所述定位孔的位置根据所需调整所述平台的角度来决定；所述液压插销通过液压插销基座固定在所述支撑杆固定座上，所述液压插销与所述液压插销基座间可以相对滑动，所述液压插销能够插入所述定位孔并将所述支撑杆锁定。进一步，所述控制机构包括液压控制中心、测量装置，所述液压控制中心通过油管连接所述液压千斤顶与所述液压插销，所述测量装置用来测量所述平台升降的角度，并将数据传回所述液压控制中心，用来控制所述液压千斤顶的升降和所述液压插销的插拔。进一步，所述底座为三级台阶式，中间高，两侧低，分别为第一底座、第二底座、第三底座；所述平台由通过铰链连接的第一平台、第二平台、第三平台、第四平台组成，所述第二平台与第三平台连接的铰链固定在所述第二底座上，所述第三平台分别与所述液压千斤顶上端的主缸和所述支撑杆上端铰接；所述第四平台与所述第三平台；所述第一平台底部设有滚轮，所述滚轮下面设有主固定座，与滚轮滚动接触，使所述第一平台能够沿长度方向上在所述主固定座上滚动，所述主固定座连接有丝杠升降机，所述丝杠升降机固定在所述第一底座上，通过电机驱动，能够在单片机的控制下使所述主固定座上下移动。进一步，所述液压千斤顶与所述支撑杆的轴线相互平行；所述液压千斤顶为一个，沿所述平台宽度方向上居中设置，上端的主缸固定在所述第三平台上，下端的承载基座固定在所述第三底座上；所述支撑杆为二个，沿所述平台宽度方向上对称设置，上端固定在所述第三平台上，下端的所述支撑杆固定座固定在所述第三底座上。进一步，所述支撑杆分布有21个椭圆形定位孔，所述定位孔的位置根据所需调整所述第三平台的角度间隔为2。来决定；所述测量装置为激光测距仪，安装在所述液压插销基座的边缘，用于精确测量所述液压插销圆心与第三平台底面之间的距离，辅助液压插销插拔精确定位；进一步，所述支撑杆上端还设有微调装置，所述微调装置包括减速机、微调丝杠升降机，所述微调丝杠升降机的输出轴与所述第三平台的底板铰接，所述减速机的输出轴与所述微调丝杠升降机的输入轴相连，所述减速机的输入轴与电机相连，在单片机控制下工作，可以对第三平台进行1°的调节。本发明的优点是:滑坡物理模型实验平台采用角度分步调节思想，通过辅助锁定机构来实现平台的角度调节及锁定，具有高精度、高安全性、高稳定性等特点。
图1为本发明的一种高精度滑坡物理模型实验平台立体结构图。图2为本发明的一·种高精度滑坡物理模型实验平台主视图。图3为本发明的支撑杆的立体结构图。图4为本发明的液压插销的结构图。图5为图4的A-A向视图。图6为图4的B-B向视图。
具体实施例方式下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。本发明提供了如附图1至6所示的一种高精度滑坡物理模型实验平台。包括:平台、底座、升降机构、控制机构、辅助锁定机构；平台一端与底座铰接，另一端与升降机构连接；升降机构在控制机构的控制下，能够将平台升降到相应的位置并通过辅助锁定机构进行固定。
升降机构为液压千斤顶8，控制机构包括液压控制中心、测量装置。辅助锁定机构包括支撑杆7、支撑杆固定座6、液压插销5。平台由通过铰链连接的第一平台1、第二平台2、第三平台3、第四平台4组成。底座为三级台阶式，中间高，两侧低，分别为第一底座101、第二底座102、第三底座103。第一平台I底部设有滚轮13，滚轮13下面设有主固定座11，与滚轮13滚动接触，使第一平台I能够沿长度方向上在主固定座11上滚动，主固定座11连接有丝杠升降机12，丝杠升降机12固定在底座上，通过电机驱动，能够在单片机的控制下使主固定座11上下移动。第二平台2与第三平台3连接的铰链固定在第二底座102上。液压千斤顶8为一个，为滑坡物理模型实验平台的机械抬升装置，设计承载力为100吨，总长4180mm，承载基座之上的高度为1908mm,之下高度为2272mm，行程3100mm，沿平台宽度方向上居中设置，上端的主缸与第三平台3通过万向轴连接，万向轴固定于距离第三平台3后边缘4/5的位置，下端的承载基座与第三底座103铰接。承载基座与万向轴联合控制，保证液压千斤顶8在抬升过程中始终在轴向上提供承载力。支撑杆7为实验平台抬升就位后的主承载装置，总长4610mm，用于第三平台3抬升角度2°的液压插销插拔定位。支撑杆7为二个，沿平台宽度方向上对称设置，上端与第三平台3铰接，下端可滑动地插入支撑杆固定座6内，支撑杆固定座6与第三底座103铰接。液压千斤顶8与支撑杆7的轴线相互平行。支撑杆7分布有21个椭圆定位孔14，为内环半径30mm、外环半径40mm的两个半圆和长60mm、宽20mm的矩形组合而成,其形状及大小满足液压插销能自由插拔，定位孔14的位置根据所需调整第三平台3的角度间隔为2。来决定。支撑杆7上端还设有微调装置，用于第三段底板角度1°定位，微调装置包括减速机、微调丝杠升降机9，额定举升力35吨，减速机为WPDS80 (转速比60)，输入功率1.5kw ;升降机SWL35 (转速比32);微调丝杠升降机9的输出轴与第三平台3的底板铰接，减速机的输出轴与微调丝杠升降机9的输入 轴相连，减速机的输入轴与电机相连，在单片机控制下工作，可以对第三平台进行1°的调节。液压插销5总长1101mm，插销外径61mm，由第一油嘴51、第二油嘴52、插销油缸53、活塞、活塞杆56、插销油缸座55、插销54和弹垫等组成，用于液压千斤顶抬升就位后，完成2°的角度定位。液压插销5通过液压插销基座固定在支撑杆固定座6上，液压插销5与液压插销5基座间可以相对滑动，液压插销5能够插入定位孔14并将支撑杆7锁定。液压控制中心为滑坡物理模型实验平台举升的核心装置，通过油管连接液压千斤顶8与液压插销5，测量装置用来测量平台升降的角度，并将数据传回液压控制中心，用来控制液压千斤顶8的升降和液压插销5的插拔。测量装置为激光测距仪，安装在液压插销5基座的边缘，用于精确测量液压插销5圆心与第三平台3底面之间的距离，辅助液压插销5插拔精确定位。液压千斤顶8接收到液压控制中心的指令后，进行抬升或下降，如果角度是偶数，一次就位，且在第三平台3抬升偶数角度后，通过激光测距仪，精确定位液压插销5的位置，激光测距仪将数据反馈给液压控制中心，指示液压插销5插入支撑杆7的定位孔14中并自锁，如果抬升奇数角度，等待第一步偶数角度就位后，通过安全装置顶端的微调装置进行1°的调节。角度就位后，滑坡物理模型实验平台的第三平台3及其上实验材料的全部荷载均由闻强度的辅助锁定机构承担。因此，该系统具有闻精度、闻稳定性、闻安全性等特点。可平稳控制滑坡物理模型实验平台上升及下降过程中的定位。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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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
1.一种高精度滑坡物理模型实验平台，其特征在于，至少包括: 平台、底座、升降机构、控制机构、辅助锁定机构；所述平台一端与所述底座铰接，另一端与所述升降机构连接；所述升降机构在所述控制机构的控制下，能够将所述平台升降到相应的位置并通过所述辅助锁定机构进行固定。
2.如权利要求1所述的一种高精度滑坡物理模型实验平台，其特征在于: 所述升降机构为液压千斤顶，所述液压千斤顶上端的主缸与所述平台通过万向轴连接，下端的承载基座与所述底座铰接。
3.如权利要求1或2所述的一种高精度滑坡物理模型实验平台，其特征在于: 所述辅助锁定机构包括支撑杆、支撑杆固定座、液压插销；所述支撑杆上端与所述平台铰接，下端可滑动地插入支撑杆固定座内，所述支撑杆固定座与所述底座铰接，所述支撑杆分布有若干定位孔，所述定位孔的位置根据所需调整所述平台的角度来决定；所述液压插销通过液压插销基座固定在所述支撑杆固定座上，所述液压插销与所述液压插销基座间可以相对滑动，所述液压插销能够插入所述定位孔并将所述支撑杆锁定。
4.如权利要求3所述的一种 高精度滑坡物理模型实验平台，其特征在于: 所述控制机构包括液压控制中心、测量装置，所述液压控制中心通过油管连接所述液压千斤顶与所述液压插销，所述测量装置用来测量所述平台升降的角度，并将数据传回所述液压控制中心，用来控制所述液压千斤顶的升降和所述液压插销的插拔。
5.如权利要求4所述的一种高精度滑坡物理模型实验平台，其特征在于: 所述底座为三级台阶式，中间高，两侧低，分别为第一底座、第二底座、第三底座；所述平台由通过铰链连接的第一平台、第二平台、第三平台、第四平台组成，所述第二平台与第三平台连接的铰链固定在所述第二底座上，所述第三平台分别与所述液压千斤顶上端的主缸和所述支撑杆上端铰接；所述第一平台底部设有滚轮，所述滚轮下面设有主固定座，与滚轮滚动接触，使所述第一平台能够沿长度方向上在所述主固定座上滚动，所述主固定座连接有丝杠升降机，所述丝杠升降机固定在所述第一底座上，通过电机驱动，能够在单片机的控制下使所述主固定座上下移动。
6.如权利要求5所述的一种高精度滑坡物理模型实验平台，其特征在于: 所述液压千斤顶与所述支撑杆的轴线相互平行；所述液压千斤顶为一个，沿所述平台宽度方向上居中设置，上端的主缸固定在所述第三平台上，下端的承载基座固定在所述第三底座上；所述支撑杆为二个，沿所述平台宽度方向上对称设置，上端固定在所述第三平台上，下端的所述支撑杆固定座固定在所述第三底座上。
7.如权利要求6所述的一种高精度滑坡物理模型实验平台，其特征在于: 所述支撑杆分布有21个椭圆形定位孔，所述定位孔的位置根据所需调整所述第三平台的角度间隔为2°来决定；所述测量装置为激光测距仪，安装在所述液压插销基座的边缘，用于精确测量所述液压插销圆心与第三平台底面之间的距离，辅助液压插销插拔精确定位; 所述支撑杆上端还设有微调装置，所述微调装置包括减速机、微调丝杠升降机，所述微调丝杠升降机的输出轴与所述第三平台的底板铰接，所述减速机的输出轴与所述微调丝杠升降机的输入轴相连，所述减速机的输入轴与电机相连，在单片机控制下工作，可以对第三平台进行1°的调节。
全文摘要
本发明提供了一种高精度滑坡物理模型实验平台，至少包括平台、底座、升降机构、控制机构、辅助锁定机构；所述平台一端与所述底座铰接，另一端与所述升降机构连接；所述升降机构在所述控制机构的控制下，能够将所述平台升降到相应的位置并通过所述辅助锁定机构进行固定。本发明提供的一种高精度滑坡物理模型实验平台采用角度分步调节思想，通过辅助锁定机构来实现平台的角度调节及锁定，具有高精度、高安全性、高稳定性等特点。
文档编号G09B23/06GK103236207SQ20131015133
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者范永波, 刘晓宇, 李世海, 侯岳峰, 李吉庆 申请人:中国科学院力学研究所