一种相似材料模拟实验装置及其使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种相似材料模拟实验装置及其使用方法，其在现有技术的基础上，通过增设挡板架，采用抽拉式可伸缩挡板以及将实验机台的右边框改成可拆卸的结构形式，使得相似材料模拟实验装置所能进行模拟实验的模型长度尺寸可任意调节，拓宽了相似材料模拟实验装置使用功能、实现了“一物多用”，可大幅减少实验室相似材料模拟实验装置购置费用和设备安装空间。同时，为降低实验装置的操作难度，增设了滑动装置，从而简化了实验装置右边框的调节，可大幅降低实验操作人员的劳动强度。本发明相对于现有技术，具有结构简单、实验操作简便、模型长度尺寸可任意调节、省时省力等有益效果。
【专利说明】一种相似材料模拟实验装置及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种实验装置及其使用方法，尤其涉及一种相似材料模拟实验装置及 其使用方法。
【背景技术】
[0002] 相似材料模拟实验装置一种用于模拟矿山开采后岩层运动的大型实验仪器。目 前，公知的相似材料模拟实验装置由底座、实验装置底面、挡板、左右侧向支柱和顶梁构成。 使用时，将水泥、砂、石膏、水等材料按不同配比搅拌均匀形成相似材料，将相似材料从实验 装置底面开始逐层向上铺设，每铺设一层料，需要同步在相似材料前后加上挡板，以防止相 似材料在未固化成型前坍塌。由于这种实验装置的挡板都是与实验装置左右两侧支柱相 分离的，实验过程中，上述挡板的安装均需操作人员逐一通过螺栓固定在左、右两侧的支柱 上。上述挡板安装操作过程繁琐，拆卸过程同样十分麻烦，费时费力。
[0003] 最为关键的是，上述结构形式的相似材料模拟实验装置，其左右支柱之间的距离 恒定，即，其所能进行相似模拟实验的模型长度尺寸是固定的，这使得其适用范围十分有 限。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一是，提供一种结构简单、操作简便、模型长度尺寸可任意调节的 相似材料模拟实验装置。
[0005] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种相似材料模拟实验装置，包括 底座、挡板架、实验机台；其特征在于，所述挡板架和实验机台分别设置在底座上，二者左、 右相对；
[0006] 所述实验机台为长方形框架式结构，包括底边框、左边框、上边框和右边框，其中， 底边框、左边框与上边框为一体式结构，右边框可拆卸；
[0007] 所述挡板架的前、后两面都均匀设置有若干抽拉式可伸缩挡板；
[0008] 所述抽拉式可伸缩挡板的伸缩方向为水平方向，其最大程度拉伸时，抽拉式可伸 缩挡板的自由末端与所述右边框的右端平齐；
[0009] 所述右边框的顶部和底部分别设置有U形槽结构形式的连接部件，所述底边框和 上边框的自由端分别与所述U形槽结构形式的连接部件以承插方式连接、并通过右边框固 定螺栓固定。
[0010] 上述技术方案直接带来的技术效果是，在现有技术的基础上，通过增设的挡板架、 抽拉式可伸缩挡板以及可拆卸的结构形式的右边框，相似材料模拟实验装置所能进行模拟 实验的模型长度尺寸是可任意调节的，拓宽了相似材料模拟实验装置使用功能、实现了的 "一物多用"，可大幅减少实验室相似材料模拟实验装置购置费用和设备安装空间。
[0011] 作为优选，上述右边框的前、后两侧面上均匀开设有若干第一螺纹孔，所述抽拉式 可伸缩挡板通过挡板固定螺栓与所述右边框固定连接。
[0012] 该优选技术方案直接带来的技术效果是，可以满足抽拉式可伸缩挡板固定的需 要。
[0013] 进一步优选，上述上边框与底边框均沿水平方向均匀开设有若干个第二螺纹孔和 第三螺纹孔。
[0014] 该优选技术方案直接带来的技术效果是，可充分满足右边框移动到所需位置后定 位的需要，同时右边框固定更牢靠。
[0015] 进一步优选，上述右边框下部的U形槽结构形式的连接部件内还设置有滑动装 置，所述滑动装置包括螺旋式千斤顶、受压板、弹簧和右边框底板；所述受压板的两端还分 别安装有滚轮；
[0016] 所述内部板水平焊接在右边框内部下方，所述内部板与右边框底板之间形成一空 腔；
[0017] 所述滑动装置在所述空腔内坚向布置，自上而下依次为螺旋式千斤顶、受压板、滚 轮、弹簧和右边框底板；
[0018] 所述螺旋式千斤顶的工作方向垂直向下，其底座以焊接方式与所述右边框固定连 接，其摇把伸出所述右边框；
[0019] 所述螺旋式千斤顶伸缩杆焊接在所述受压板上；
[0020] 所述右边框底板上与所述滚轮对应的位置处均分别开设有条形通透孔；
[0021] 所述螺旋式千斤顶伸缩杆向下伸出一定距离时，所述滚轮落入所述条形通透孔 内。
[0022] 该优选技术方案直接带来的技术效果是，考虑到大型实验装置的右边框体形和重 量大，因而增设了滑动装置，以解决实验装置右边框的调节问题。
[0023] 具体操作方法简单说明如下：操作人员拆卸右边框所需拆卸的右边框固定螺栓、 摇动摇把，直至滚轮落入条形通透孔内，此时，滚轮就与底边框的上表面接触，操作人员向 左或向右推动右边框的过程中，就可以仅仅只需要克服滚轮与底边框的上表面之间的滚动 摩擦力即可。因而，可大幅降低实验操作人员的劳动强度。
[0024] 本发明的目的之二是，提供一种上述相似材料模拟实验装置的使用方法。
[0025] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种相似材料模拟实验装置的使用 方法，包括以下步骤：
[0026] 第一步，根据实验要求，将右边框移动至所需位置、并固定；
[0027] 第二步，将挡板架的前、后两面的最下方的抽拉式可伸缩挡板拉伸，挡板固定螺栓 固定在右边框上；
[0028] 第三步，铺设相似模拟材料；
[0029] 第四步，依次类推，分别按从下至上的顺序依次将挡板架的前、后两面的抽拉式可 伸缩挡板拉伸，并重复上述第二步和第三步，直至结束。
[0030] 上述技术方案直接带来的技术效果是，实验操作简便、省时省力、相似材料模型的 长度可灵活调节
[0031] 综上所述，本发明相对于现有技术，具有结构简单、操作简便、模型长度尺寸可任 意调节、实验操作简便、省时省力等有益效果，拓宽了相似材料模拟实验装置使用功能、实 现了"一物多用"，可大幅减少实验室相似材料模拟实验装置购置费用和设备安装空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0032] 图1为本发明的结构示意图（此时，右边框处于初始位置）；
[0033] 图2为本发明的状态结构示意图（此时，右边框偏离初始位置）；
[0034] 图3为抽拉式可伸缩挡板的放大结构示意图；
[0035] 图4为右边框结构示意图之一（主要示出滑动部件的状态结构，此时滚轮位于条 形通透孔上方）；
[0036] 图5为右边框结构示意图之二（主要示出滑动部件的状态结构，此时滚轮落入条 形通透孔上方）。
[0037] 附图标记说明：1.底座，2.右边框固定螺栓，3.第三螺纹孔，4.右边框底部螺丝 孔，5.第一螺纹孔，6.右边框，7.第二螺纹孔，8.右边框顶部螺丝孔，9.挡板螺丝孔，10.抽 拉式可伸缩挡板,11.挡板架，12上边框.，13.挡板固定螺栓，14.内板突起部，15. U形槽结 构形式的连接部件，16.实验机台，17.外板突起部，18.右边框端部板,19.实验材料铺设 面，20.条形通透孔，21.滚轮，22.摇把，23.弹簧，24.螺旋式千斤顶伸缩杆，25.受压板， 26.螺旋式千斤顶，27.内部板，28.右边框底板，29.滑动装置，30.底边框，31.左边框。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0039] 如图1、图2所示，本发明的相似模拟实验装置，包括底座1、挡板架11、实验机台 16 ;其挡板架11和实验机台16分别设置在底座1上，二者左、右相对；
[0040] 实验机台16为长方形框架式结构，包括底边框30、左边框31、上边框12和右边框 6,其中，底边框6、左边框31与上边框12为一体式结构，右边框6可拆卸；
[0041] 挡板架11的前、后两面都均匀设置有若干抽拉式可伸缩挡板10 ;
[0042] 抽拉式可伸缩挡板10的伸缩方向为水平方向，其最大程度拉伸时，抽拉式可伸缩 挡板10的自由末端与所述右边框6的右端平齐；
[0043] 右边框6的顶部和底部分别设置有U形槽结构形式的连接部件15,所述底边框30 和上边框12的自由端分别与所述U形槽结构形式的连接部件15以承插方式连接、并通过 右边框固定螺栓2固定（需要说明的是，右边框固定螺栓2还可以采用圆柱销及其他等同 方式替代）。
[0044] 图2示出了相似模拟实验装置的右边框6已经移动、偏离其初始位置。结合图1、 图2可以看出，本发明的相似模拟实验装置，其相似材料模型长度尺寸可根据实验需要任 意调节。
[0045] 右边框6的前、后两侧面上均匀开设有若干第一螺纹孔5,抽拉式可伸缩挡板10通 过挡板固定螺栓13与右边框6固定连接。
[0046] 上边框12与底边框30均沿水平方向均匀开设若干个第二螺纹孔7和第三螺纹孔 3〇
[0047] 如图4、图5所示，右边框6下部的U形槽结构形式的连接部件15内还设置有滑动 装置29,该滑动装置29包括螺旋式千斤顶26、受压板25、弹簧23和右边框底板28 ;所述受 压板25的两端还分别安装有滚轮21。
[0048] 所述内部板27水平焊接在右边框6内部下方，所述内部板27与右边框底板之间 28形成一空腔，所述滑动装置29设置在所述空腔内。
[0049] 滑动装置29在空腔内坚向布置，自上而下依次为螺旋式千斤顶26、受压板25、滚 轮21、弹簧23和右边框底板28 ;
[0050] 螺旋式千斤顶26的工作方向垂直向下，其底座以焊接方式与所述右边框6固定连 接，其摇把22(图中未示出）伸出右边框6 ;
[0051] 所述螺旋式千斤顶伸缩杆24焊接在所述受压板25上；
[0052] 右边框底板28上与所述滚轮21对应的位置处均分别开设有条形通透孔20 ;
[0053] 螺旋式千斤顶伸缩杆24向下伸出一定距离时，所述滚轮21落入所述条形通透孔 20内。
[0054] 图3为抽拉式可伸缩挡板的放大结构示意图，如图3所示，抽拉式可伸缩挡板10 设置有的外板突起部17,当抽拉式可伸缩挡板10被拉至最右端时外板突起部17可以与内 板突起部14相碰，防止了抽拉式可伸缩挡板10被抽拔出来。
[0055] 本发明的相似材料模拟实验装置的使用方法，包括以下步骤：
[0056] 第一步，根据实验要求，将右边框6移动至所需位置、并固定；
[0057] 第二步，将挡板架11的前、后两面的最下方的抽拉式可伸缩挡板10拉伸，挡板固 定螺栓13固定在右边框6上；
[0058] 第三步，铺设相似模拟材料；
[0059] 第四步，依次类推，分别按从下至上的顺序依次将挡板架11的前、后两面的抽拉 式可伸缩挡板10拉伸，并重复上述第二步和第三步，直至结束。
【权利要求】
1. 一种相似材料模拟实验装置，包括底座（1)、挡板架（11)、实验机台（16);其特征在 于，所述挡板架（11)和实验机台（16)分别设置在底座（1)上，二者左、右相对； 所述实验机台（16)为长方形框架式结构，包括底边框（30)、左边框（31)、上边框（12) 和右边框￠)，其中，底边框（30)、左边框（31)与上边框（12)为一体式结构，右边框（6)可 拆卸； 所述挡板架（11)的前、后两面都均匀设置有若干抽拉式可伸缩挡板（10); 所述抽拉式可伸缩挡板（10)的伸缩方向为水平方向，其最大程度拉伸时，抽拉式可伸 缩挡板（10)的自由末端与所述右边框￠)的右端平齐； 所述右边框（6)的顶部和底部分别设置有U形槽结构形式的连接部件（15)，所述底边 框（30)和上边框（12)的自由端分别与所述U形槽结构形式的连接部件（15)以承插方式 连接、并通过右边框固定螺栓（2)固定。
2. 根据权利要求1所述的相似材料模拟实验装置，其特征在于，所述右边框（6)的前、 后两侧面上均匀开设有若干第一螺纹孔（5)，所述抽拉式可伸缩挡板（10)通过挡板固定螺 栓（13)与所述右边框（6)固定连接。
3. 根据权利要求1所述的相似材料模拟实验装置，其特征在于，所述上边框（12)与底 边框（30)上均沿水平方向均分别开设有若干个第二螺纹孔（7)和第三螺纹孔（3)。
4. 根据权利要求1所述的相似材料模拟实验装置，其特征在于，所述右边框（6)下部 的U形槽结构形式的连接部件（15)内还设置有滑动装置（29)，所述滑动装置（29)包括螺 旋式千斤顶（26)、受压板（25)、弹簧（23)和右边框底板（28);所述受压板（25)的两端还 分别安装有滚轮（21); 所述内部板（27)水平焊接在右边框￠)内部下方，所述内部板（27)与右边框底板之 间（28)形成一空腔，所述滑动装置（29)设置在所述空腔内 所述滑动装置（29)在所述空腔内坚向布置，自上而下依次为螺旋式千斤顶（26)、受压 板（25)、滚轮（21)、弹簧（23)和右边框底板（28); 所述螺旋式千斤顶（26)的工作方向垂直向下，其底座以焊接方式与所述内部板（27) 固定连接，其摇把（22)伸出所述右边框（6); 所述螺旋式千斤顶伸缩杆（24)焊接在所述受压板（25)上； 所述右边框底板（28)上与所述滚轮（21)对应的位置处均分别开设有条形通透孔 (20)； 所述螺旋式千斤顶伸缩杆（24)向下伸出一定距离时，所述滚轮（21)落入所述条形通 透孔（20)内。
5. 如权利要求1所述的相似材料模拟实验装置的使用方法，包括以下步骤： 第一步，根据实验要求，将右边框（6)移动至所需位置、并固定； 第二步，将挡板架（11)的前、后两面的最下方的抽拉式可伸缩挡板10拉伸，挡板固定 螺栓（13)固定在右边框（6)上； 第三步，铺设相似模拟材料； 第四步，依次类推，分别按从下至上的顺序依次将挡板架（11)的前、后两面的抽拉式 可伸缩挡板（10)拉伸，并重复上述第二步和第三步，直至结束。
【文档编号】G09B25/00GK104123876SQ201410321756
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】路畅, 尹立明, 陈军涛, 孙熙震, 李杨杨, 张士川, 张保良, 江宁, 王海龙, 张浩强, 王其锋, 赵金海, 毕成, 尚晓龙, 张涛, 王荣发, 王学武, 谢正正 申请人:山东科技大学