模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机的制作方法

文档序号:5963826阅读:216来源:国知局
专利名称:模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机的制作方法
技术领域
本发明涉及用于模拟岩体、土体在重力作用下变形破坏的底摩擦试验的试验装置。
二、技术背景用底摩擦试验模拟岩体、土体在重力作用下的变形破坏,研究其破坏机制与演变过程,是20世纪70年代开始逐步得到应用的,由于该方法具有方便、省时、省力,同时又直接、经济等方面的优点,该方法在土木工程、地质工程、岩土工程、地质灾害的研究中被广泛采用,尤其是在地质研究日益受到重视的今天,该方法得到更加广泛的应用。采用该方法研究岩体、土体的变形破坏,能否正确反映岩体、土体变形破坏的机理及其演变过程,很重要的一个原因是取决于所采用的底摩擦试验机的性能。现有技术的底摩擦试验机都不同程度地存在一些不足,其中最为主要的不足是底摩擦试验机中的摩擦带运动不稳定,不能真实反映模型的受力状况,因此,不能正确揭示岩体、土体变形破坏的机理及其演变过程。另一个主要的不足是,由于现有技术的底摩擦试验机结构存在的不足,不能用于大型模型的模拟研究,应用范围受到限制。

发明内容
针对现有技术的底摩擦试验机所存在的不足,本发明提供的底摩擦试验机旨在解决以下问题1、提高底摩擦试验机模拟运动的稳定性,使其更为真实地反映岩体、土体变形破坏的机理及其演变过程;2、能对大尺寸的模型进行模拟研究,扩大底摩擦试验机的应用范围。
本发明的上述发明目的可以通过以下技术方案来实现用于模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机,包括安装在机架上不少于两个的滚筒,其中至少有一个为主动滚筒,摩擦带与滚筒相匹配地设置在滚筒上,摩擦带与模型底面构成传动摩擦副,测力装置沿摩擦带运动方向与摩擦带对应设置,主动滚筒由动力装置驱动,至少在主动滚筒上设计有周向环状梯形槽,摩擦带包合于滚筒的一面设计有与滚筒上的梯形槽相吻合的,断面为梯形的条形结构(或导轨)。滚筒与摩擦带之间的这一巧妙配合结构,其作用一可以有效防止摩擦带在运动中产生的横向窜动;二可以增加滚筒与摩擦带之间传动摩擦力,从而提高了底摩擦试验机模拟运动的稳定性。
为了更好地实现上述发明目的,本发明还采取了以下技术措施用于驱动主动滚筒的动力装置选用变频控制无级调速电动机。变频控制无级调速电动机可通过链条传动机构驱动主动滚筒。采用变频控制无级调速电动机和链条传动机构,可以使底摩擦试验机的模拟运动更加稳定。
底摩擦试验机还设置有模型承托装置,承托装置的承托板位于直接承托模型的摩擦带下方,直接作用于摩擦带。在承托装置的承托板与摩擦带之间至少一方设计有一层用于降低承托板与摩擦带之间摩擦系数的结构层。所说的结构层可由聚四氟乙烯材料制作。在摩擦带下方设置的模型承托装置,可以使底摩擦试验机对大尺寸的模型进行模拟研究,扩大了其应用范围。由于承托板与摩擦带之间设计有用于降低承托板与摩擦带之间摩擦系数的结构层,以及摩擦带包合于滚筒的一面设计有断面为梯形的条形结构,减少了摩擦带与承托装置承托板之间的接触面积,因而大大降低了摩擦带与承托装置承托板之间的摩擦力,进而降低了运动驱动力,减少了能耗。
另外还设置有压紧装置,压紧装置含有一个可随摩擦带运动的用于将摩擦带压靠于承托装置的承托板的压辊。采取这一技术措施可以进一步提高底摩擦试验机模拟运动稳定性。
底摩擦试验机另外还设置有使摩擦带张紧的张紧装置,张紧装置的张紧结构直接作用于位于下方一侧的摩擦带的下方。所说的张紧装置为同步张紧装置,由齿轮、齿条和张紧作用结构构成。张紧作用结构为可随摩擦带运动的压辊。采取这一技术措施又进一步提高了底摩擦试验机模拟运动稳定性。
底摩擦试验机还设置有用于稳定模型的模型框,模型置于模型框内,测力装置通过模型框作用于试验模型。这一措施也提高了底摩擦试验机模拟运动稳定性。
本发明还采取了其他的一些技术措施。
本发明与现有技术的底摩擦试验机相比,由于其模拟运动稳定性好,以及可以对大尺寸的岩体、土体模型变形破坏进行模拟, 因此能比较真实地反映岩体、土体变形破坏的机理及其演变过程。发明人在试验实践中取得了很好的模拟效果。


附图1是本发明一个实施例的结构示意图。
附图2是本发明另一个实施例的结构示意图。
附图3是本发明又另一个实施例的结构示意图。
附图4是底摩擦试验机的俯视结构示意图。
附图5是底摩擦试验机的滚筒剖面结构示意图。
附图6是底摩擦试验机压紧装置的压辊结构示意图。
在上述

中,1模型承托装置,2驱动主动滚筒的动力装置,3机罩,4测力装置,5模型,6模型框,7压紧装置,8摩擦带,9从动滚筒,10承托装置的承托板,11降低承托板与摩擦带之间摩擦系数的结构层,12主动滚筒,13张紧装置,14张紧装置齿轮,15张紧装置齿条,16张紧装置张紧结构,17链条传动机构,18拉紧装置,19摩擦带与滚筒上的梯形槽相配合的条形结构。
具体实施例方式
实施例1用于模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机,在机架上安装有两个滚筒,其中一个为主动滚筒12,另一个为从动滚筒9,摩擦带8套置在两个滚筒上,模型5通过模型框6放置在摩擦带上,其底部与摩擦带构成传动摩擦副。主动滚筒与从动滚筒上设计有周向环状梯形槽,摩擦带包合于滚筒的一面设计有与滚筒上的梯形槽相吻合的、断面为梯形的条形结构19。设置在机架上的测力装置4通过模型框作用于试验模型,测力装置沿摩擦带运动方向与摩擦带对应设置。驱动主动滚筒的动力装置2选用变频控制无级调速电动机。变频控制无级调速电动机通过链条传动机构16驱动主动滚筒。用于承托模型的承托装置1的承托板10位于直接承托模型的摩擦带下方,直接作用于摩擦带。承托装置的承托板设计有一层用于降低承托板与摩擦带之间摩擦系数的结构层11。所说的结构层由聚四氟乙烯材料制作。
实施例2用于模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机,其具体结构是在实施例1的结构基础上,另外增设了压紧装置7、使摩擦带张紧的张紧装置13和拉紧装置18。压紧装置含有一个可随摩擦带运动的用于将摩擦带压靠于承托装置承托板的压辊。所说的张紧装置为同步张紧装置,由齿轮14、齿条15和张紧作用结构件16构成。张紧作用结构件为可随摩擦带运动的压辊,直接作用于位于下方一侧的摩擦带的下方。
本发明不限于上述实施例和附图所描述的结构形式。
权利要求
1.一种模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机,包括安装在机架上至少一个为主动的不少于两个的滚筒,匹配设置在滚筒上与模型底构成摩擦传动副的摩擦带,沿摩擦带运动方向与摩擦带对应设置的测力装置,用于驱动主动滚筒的动力装置,其特征在于至少在主动滚筒上设计有周向环状梯形槽,摩擦带包合于滚筒的一面设计有与滚筒上的梯形槽吻合的断面为梯形的条形结构。
2.如权利要求1所述的模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机,其特征在于所说的用于驱动主动滚筒的动力装置为变频控制无级调速电动机。
3.如权利要求2所述的模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机,其特征在于所说的变频控制无级调速电动机通过链条传动机构驱动主动滚筒。
4.如权利要求1或2或3所述的模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机,其特征在于设置有模型承托装置,承托装置的承托板位于直接承托模型的摩擦带下方。
5.如权利要求4所述的模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机,其特征在于在承托装置的承托板与摩擦带之间至少一方设置有一层降低承托板与摩擦带之间摩擦系数的结构层。
6.如权利要求5所述的模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机,其特征在于所说的降低承托板与摩擦带之间摩擦系数的结构层由聚四氟乙烯材作。
7.如权利要求1或2或3所述的模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机,其特征在于还设置有用于稳定模型的模型框,所说测力装置通过模型框作用于试验模型。
8.如权利要求1或2或3所述的模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机,其特征在于所说的压紧装置含有一个可随摩擦带运动的压辊。
9.如权利要求1或2或3所述的模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机,其特征在于还设置有使摩擦带张紧的张紧装置,张紧装置的张紧结构件直接作用于位于下方一侧的摩擦带的下方。
10.如权利要求9所述的模拟岩体、土体变形破坏的底摩擦试验机,其特征在于所说的张紧装置为同步张紧装置,由齿轮、齿条和张紧作用结构构成。
全文摘要
本发明是一种用于模拟岩体、土体在重力作用下变形破坏及其演变过程的底摩擦试验机,包括安装在机架上其中至少有一个为主动的且不少于两个的滚筒,与滚筒相匹配地设置在滚筒上的摩擦带,摩擦带与模型底面构成传动摩擦副,与摩擦带相对应地设置在沿摩擦带运动方向上的测力装置,驱动主动滚筒运动的动力装置,在滚筒上设计有防止皮带横向窜动的周向环状梯形槽。本发明由于模拟运动稳定性好,以及可以对大尺寸的岩体、土体模型变形破坏过程进行模拟,因此能比较真实地反映岩体、土体变形破坏机理及其演变过程。
文档编号G01N3/40GK1605850SQ20041008128
公开日2005年4月13日 申请日期2004年11月22日 优先权日2004年11月22日
发明者徐进, 贾成功, 黄勇 申请人:四川大学
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