一种方向可切换式振动装置的制作方法

本实用新型涉及一种实验模型装置，具体涉及一种方向可切换式振动装置。

背景技术：

崩积物是指陡峻斜坡上的土石体突然向坡下翻滚坠落所形成的堆积物，产生于土体的“土崩”，产生于岩体的称“岩崩”；规模巨大的，涉及到山体稳定者称“山崩”；产生于河、湖岸坡的称“岸崩”。崩落大小不等的土石碎屑物，堆积于坡脚，总称为“崩积物”。其中块度大于0.5m³的数量少于75％，则称之为“岩堆””或是“倒石堆”。而形成的“岩堆””或是“倒石堆”的堆积状态不稳定，在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流，泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点；发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。堆积体稳定性难以在不同地形地貌下测定，因此，需要设计一种模拟装置来对堆积体在不同地形地貌的崩塌情况进行模拟，进而采集相关数据，制定有效的检测预防措施，达到降低损失的目的。模拟装置设计完成后，需要使用对应的振动器来模拟不同地形地貌所处的震动环境，现有的激振器只能单独实现直线运动轨迹、圆型运动轨迹以及往复式运动轨迹，而不同地形地貌所处的震动环境不同，在不同模拟条件下，模拟装置需要对应的震动环境各不相同，现有的激振器无法模拟出相应的震动环境，使得模拟实验所得出的实验数据以及实验结果与堆积体在实际所处的震动环境之间有较大的偏差，无法实现实验目的。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种方向可切换式振动装置，用于模拟堆积体在不同震动环境下的崩塌状况。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种方向可切换式振动装置，包括内部中空的矩形壳体以及圆形的支撑台，在所述支撑台的下表面开有两个呈弧形的滑槽Ⅰ和两个呈弧形的滑槽Ⅱ，两个滑槽Ⅰ和两个滑槽Ⅱ沿单位圆的圆周交错分布，还包括两个支撑板Ⅰ以及两个支撑板Ⅱ，支撑板Ⅰ水平设置且与滑槽Ⅰ正对，撑板Ⅱ倾斜设置且与滑槽Ⅱ正对，在每一个支撑板Ⅰ以及支撑板Ⅱ上均设有支撑柱，与滑槽Ⅰ对应的支撑柱上端活动贯穿壳体后向上延伸至滑槽Ⅰ内，与滑槽Ⅱ对应的支撑柱上端活动贯穿壳体后向上延伸至滑槽Ⅱ内，在所述壳体内设有四个垫块，在每一个垫块上表面均开有至少一个定位孔，支柱置于定位孔内，且在定位孔底部设有减震弹簧，减震弹簧的上端与支柱的外圆周壁连接，与支撑板Ⅰ对应的支柱的上端向上延伸至与支撑板Ⅰ底部连接，与支撑板Ⅱ对应的支柱的上端向上延伸至与支撑板Ⅱ底部连接；在支撑板Ⅰ上设有激振器Ⅰ以及与激振器Ⅰ匹配的电机，在支撑板Ⅱ上设有激振器Ⅱ以及与激振器Ⅱ匹配的电机，在所述支撑台的下表面中部开有纵向截面呈优弧状的球形腔体，在所述壳体上表面中部设有连接杆，连接杆的上端设有球体，球体置于球形腔体内，且球形腔体的直径大于所述球体的直径。

针对现有的震动结构无法模拟出真实的堆积体所处的震动环境的问题，申请人设计出一种与堆积体稳定性模拟装置相匹配的震动装置，通过改变电机的输出功率或是调整激振器Ⅰ、激振器Ⅱ的使用模式，可任意切换至不同的震动环境，进而实现对不同地形地貌的堆积体稳定性的模拟，确保实验数据的多样性；

在本技术方案中，支撑台以及地形模拟板能够产生两种震动轨迹，即竖直方向的直线运动轨迹和水平方向的直线运动轨迹；使用时，支撑台上表面与地形模拟板相连接，根据实验需要单独启动激振器Ⅰ或是激振器Ⅱ匹配的电机，且由于激振器Ⅰ水平设置，即激振器Ⅰ能够带动支撑台进行竖直方向上的往复震动，激振器Ⅱ倾斜设置，即激振器Ⅱ能够带动支撑台进行水平方向上的往复震动，而支撑板Ⅰ以及支撑板Ⅱ下方均设有支柱，支柱与定位孔之间设有缓冲弹簧，使得垫块受到的冲击力降低到最小，通过两种震动轨迹，能够与对应的模拟装置相互契合，并且震动轨迹的切换只需对电机进行有效得开闭电源即可，方便操作人员的使用；其中，壳体的上表面上设有连接杆，而支撑台的下表面设有球形腔体，连接杆上端的球体置于球形腔体内，且球体的直径小于球形腔体的直径，优选弹性的橡胶球作为球体来与球形腔体配合，即在上述两种震动环境中，支撑台始终与壳体保持有效的连接，同时球体与球形腔体的配合不会对支撑台的震动产生干扰，进而避免支撑台在使用过程中与壳体发生脱离，确保堆积体在受震条件下所产生的状况与在自然震动条件下崩塌的情形相符合，提高模拟实验数据的准确性。更进一步地，在壳体内部设有四个垫块，且四个垫块的分布与两个滑槽Ⅰ、两个滑槽Ⅱ的位置相对应，两个滑槽Ⅰ和两个滑槽Ⅱ沿单位圆的圆周交错分布，且滑槽Ⅰ与滑槽Ⅱ均呈圆弧形，使得支撑台能够在一定的圆周范围内转动，以便于支撑台与模拟装置连接，同时四个支撑柱能够对支撑台起到稳定的支撑效果，且在当激振器Ⅰ启动时，两个支撑板Ⅱ上的支撑柱不会对支撑台的震动产生干扰。

每一个所述滑槽Ⅰ以及滑槽Ⅱ的槽深均沿同一个圆周方向递增，在每一个所述支撑柱的上端端面开有盲孔，顶柱置于盲孔内，且在顶柱下端固定有压缩弹簧，压缩弹簧与盲孔底部接触，压缩弹簧处于初始状态时顶柱上部突出于盲孔的上端端面，且位于支撑板Ⅰ上的顶柱的突出部置于滑槽Ⅰ内，位于支撑板Ⅱ上的顶柱的突出部置于滑槽Ⅱ内。进一步地，当激振器Ⅰ或是激振器Ⅱ单独启用时，仅仅依靠缓冲弹簧来对支撑板Ⅰ或是支撑板Ⅱ进行卸力，不仅会导致整个震动结构产生较大的噪音，还会增垫块的承载负荷，因此，申请人对滑槽Ⅰ以及滑槽Ⅱ进行改进，即每一个滑槽Ⅰ以及滑槽Ⅱ的槽深均沿同一个圆周方向递增，在支撑柱的上端端面开有盲孔，顶柱置于盲孔内，且在顶柱下端固定有压缩弹簧，压缩弹簧与盲孔底部接触，使用时将支撑台旋转，顶柱沿与之对应的滑槽轨迹移动直至到达其极限位置，此时压缩弹簧发生形变，但压缩弹簧的形变量并未达到最大值，突出于盲孔的顶柱部分被重新压缩至盲孔内，且保证顶柱上端与滑槽底部连接，启动与激振器Ⅰ配合的电机，由于球体与球形腔体之间存在间隙，使得支撑台在竖直方向上进行一定位移量的震动，并且压缩弹簧在进行形变时会产生相应的回复弹力，在带动顶柱快速复位的同时，还能在支撑台下移时将支撑台对支撑柱的冲击进行部分消除，进以降低传递至支撑板Ⅰ上的载荷，实现减小支柱对垫块的冲击的目的。而当启动与激振器Ⅱ配合的电机时，旋转支撑台使得顶柱移动至滑槽Ⅱ的极限位置，压缩弹簧产生形变，此时顶柱对支撑台的顶升力度达到最大，同时球体顶点与球形腔体的顶点之间的间距达到最大，支撑板Ⅱ上的顶柱带动支撑台进行水平方向上的往复震动，通过顶柱的顶升力以及球体与球形腔体之间的配合，使得滑槽Ⅱ与顶柱上部之间始终保持接触，即支撑柱、顶柱以及支撑台形成一个整体，而支撑板Ⅰ下方对应的支柱与限位孔底部之间留有间隙,支柱外壁与限位孔侧壁之间同样留有间隙,能够允许支撑板Ⅰ随支撑板Ⅱ一并在水平方向上产生往复震动。

在所述壳体内转动设置有圆盘底座，四个所述垫块固定在圆盘底座上，且四个所述垫块沿圆盘底座的圆周方向均匀分布。进一步地的,在壳体内设置圆盘底座,通过人工或是马达等驱动设备均能够带动圆盘底座转动,进而实现顶柱与滑槽之间的相对移动,使得震动装置的使用灵活性增高,并且通过调整圆盘底座,可及时调整各顶柱对滑槽槽底的顶升强度。

所述滑槽Ⅰ与滑槽Ⅱ的尺寸相同，且支撑柱的直径小于所述滑槽Ⅰ的槽宽。进一步地,滑槽Ⅰ与滑槽Ⅱ的尺寸相同,且采用统一型号的支撑柱,支撑柱的直径小于滑槽Ⅰ的槽宽,使得支撑柱以及顶柱在滑槽Ⅰ内局部一定的活动空间,当支撑台发生水平方向上的往复震动时,顶柱与滑槽Ⅰ之间留有缓冲的空间,避免在模拟实验过程中顶柱或是支撑柱与滑槽Ⅰ之间出现应力损伤。

所述垫块采用弹性橡胶材质制成。优选地,所有的垫块均采用弹性橡胶材质制成,使得垫块能与缓冲弹簧或是压缩弹簧一起对壳体所受到的作用应力进行缓冲消除。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型一种方向可切换式振动装置，能够与堆积体稳定性模拟装置相匹配，通过改变电机的输出功率或是调整激振器Ⅰ、激振器Ⅱ的使用模式，可任意切换至不同的震动环境，进而实现对不同地形地貌的堆积体稳定性的模拟，确保实验数据的多样性；

2、本实用新型一种方向可切换式振动装置，支撑台始终与壳体保持有效的连接，同时球体与球形腔体的配合不会对支撑台的震动产生干扰，进而避免支撑台在使用过程中与壳体发生脱离，确保堆积体在受震条件下所产生的状况与在自然震动条件下崩塌的情形相符合，提高模拟实验数据的准确性；

3、本实用新型一种方向可切换式振动装置，由于球体与球形腔体之间存在间隙，使得支撑台在竖直方向上进行一定位移量的震动，并且压缩弹簧在进行形变时会产生相应的回复弹力，在带动顶柱快速复位的同时，还能在支撑台下移时将支撑台对支撑柱的冲击进行部分消除，进以降低传递至支撑板Ⅰ上的载荷，实现减小支柱对垫块的冲击的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为支撑台的剖视图；

图3为支撑台的仰视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-圆盘底座、2-支撑板Ⅰ、3-激振器Ⅰ、4-壳体、5-减震弹簧、6-支柱、7-支撑板Ⅱ、8-电机、9-激振器Ⅱ、10-滑槽Ⅰ、11-支撑台、12-滑槽Ⅱ、13-球形腔体、14-通孔、15-压缩弹簧、16-顶柱、17-支撑柱、18-垫块、19-球体。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1～3所示，本实施例包括内部中空的矩形壳体4以及圆形的支撑台11，在所述支撑台11的下表面开有两个呈弧形的滑槽Ⅰ10和两个呈弧形的滑槽Ⅱ12，两个滑槽Ⅰ10和两个滑槽Ⅱ12沿单位圆的圆周交错分布，还包括两个支撑板Ⅰ2以及两个支撑板Ⅱ7，支撑板Ⅰ2水平设置且与滑槽Ⅰ10正对，撑板Ⅱ倾斜设置且与滑槽Ⅱ12正对，在每一个支撑板Ⅰ2以及支撑板Ⅱ7上均设有支撑柱17，与滑槽Ⅰ10对应的支撑柱17上端活动贯穿壳体4后向上延伸至滑槽Ⅰ10内，与滑槽Ⅱ12对应的支撑柱17上端活动贯穿壳体4后向上延伸至滑槽Ⅱ12内，在所述壳体4内设有四个垫块18，在每一个垫块18上表面均开有至少一个定位孔，支柱6置于定位孔内，且在定位孔底部设有减震弹簧5，减震弹簧5的上端与支柱6的外圆周壁连接，与支撑板Ⅰ2对应的支柱6的上端向上延伸至与支撑板Ⅰ2底部连接，与支撑板Ⅱ7对应的支柱6的上端向上延伸至与支撑板Ⅱ7底部连接；在支撑板Ⅰ2上设有激振器Ⅰ3以及与激振器Ⅰ3匹配的电机8，在支撑板Ⅱ7上设有激振器Ⅱ9以及与激振器Ⅱ9匹配的电机8，在所述支撑台11的下表面中部开有纵向截面呈优弧状的球形腔体13，在所述壳体4上表面中部设有连接杆，连接杆的上端设有球体19，球体19置于球形腔体13内，且球形腔体13的直径大于所述球体19的直径。

在本实施例中，支撑台11以及地形模拟板能够产生两种震动轨迹，即竖直方向的直线运动轨迹和水平方向的直线运动轨迹；使用时，支撑台11上表面与地形模拟板相连接，根据实验需要单独启动激振器Ⅰ3或是激振器Ⅱ9匹配的电机8，且由于激振器Ⅰ3水平设置，即激振器Ⅰ3能够带动支撑台11进行竖直方向上的往复震动，激振器Ⅱ9倾斜设置，即激振器Ⅱ9能够带动支撑台11进行水平方向上的往复震动，而支撑板Ⅰ2以及支撑板Ⅱ7下方均设有支柱6，支柱6与定位孔之间设有缓冲弹簧，使得垫块18受到的冲击力降低到最小，通过两种震动轨迹，能够与对应的模拟装置相互契合，并且震动轨迹的切换只需对电机8进行有效得开闭电源即可，方便操作人员的使用；其中，壳体4的上表面上设有连接杆，而支撑台11的下表面设有球形腔体13，连接杆上端的球体19置于球形腔体13内，且球体19的直径小于球形腔体13的直径，优选弹性的橡胶球作为球体19来与球形腔体13配合，即在上述两种震动环境中，支撑台11始终与壳体4保持有效的连接，同时球体19与球形腔体13的配合不会对支撑台11的震动产生干扰，进而避免支撑台11在使用过程中与壳体4发生脱离，确保堆积体在受震条件下所产生的状况与在自然震动条件下崩塌的情形相符合，提高模拟实验数据的准确性。更进一步地，在壳体4内部设有四个垫块18，且四个垫块18的分布与两个滑槽Ⅰ10、两个滑槽Ⅱ12的位置相对应，两个滑槽Ⅰ10和两个滑槽Ⅱ12沿单位圆的圆周交错分布，且滑槽Ⅰ10与滑槽Ⅱ12均呈圆弧形，使得支撑台11能够在一定的圆周范围内转动，以便于支撑台11与模拟装置连接，同时四个支撑柱17能够对支撑台11起到稳定的支撑效果，且在当激振器Ⅰ3启动时，两个支撑板Ⅱ7上的支撑柱17不会对支撑台11的震动产生干扰。

其中,在壳体4上表面开设有多个与支撑柱17对应的通孔14,支撑柱17的上端活动贯穿通孔14后向上延伸,并且通孔14的内径大于支撑柱17的外径,进而保证无论是在支撑台发生水平方向上的往复震动,还是发生竖直方向上的往复震动,壳体4均不会对支撑柱17的移动产生干扰,保证模拟实验的正常进行。

实施例2

如图1和图3所示，本实施例在实施例1的基础之上,每一个所述滑槽Ⅰ10以及滑槽Ⅱ12的槽深均沿同一个圆周方向递增，在每一个所述支撑柱17的上端端面开有盲孔，顶柱16置于盲孔内，且在顶柱16下端固定有压缩弹簧15，压缩弹簧15与盲孔底部接触，压缩弹簧15处于初始状态时顶柱16上部突出于盲孔的上端端面，且位于支撑板Ⅰ2上的顶柱16的突出部置于滑槽Ⅰ10内，位于支撑板Ⅱ7上的顶柱16的突出部置于滑槽Ⅱ12内。

当激振器Ⅰ3或是激振器Ⅱ9单独启用时，仅仅依靠缓冲弹簧来对支撑板Ⅰ2或是支撑板Ⅱ7进行卸力，不仅会导致整个震动结构产生较大的噪音，还会增垫块18的承载负荷，因此，申请人对滑槽Ⅰ10以及滑槽Ⅱ12进行改进，即每一个滑槽Ⅰ10以及滑槽Ⅱ12的槽深均沿同一个圆周方向递增，在支撑柱17的上端端面开有盲孔，顶柱16置于盲孔内，且在顶柱16下端固定有压缩弹簧15，压缩弹簧15与盲孔底部接触，使用时将支撑台11旋转，顶柱16沿与之对应的滑槽轨迹移动直至到达其极限位置，此时压缩弹簧15发生形变，但压缩弹簧15的形变量并未达到最大值，突出于盲孔的顶柱16部分被重新压缩至盲孔内，且保证顶柱16上端与滑槽底部连接，启动与激振器Ⅰ3配合的电机8，由于球体19与球形腔体13之间存在间隙，使得支撑台11在竖直方向上进行一定位移量的震动，并且压缩弹簧15在进行形变时会产生相应的回复弹力，在带动顶柱16快速复位的同时，还能在支撑台11下移时将支撑台11对支撑柱17的冲击进行部分消除，进以降低传递至支撑板Ⅰ2上的载荷，实现减小支柱6对垫块18的冲击的目的。而当启动与激振器Ⅱ9配合的电机8时，旋转支撑台11使得顶柱16移动至滑槽Ⅱ12的极限位置，压缩弹簧15产生形变，此时顶柱16对支撑台11的顶升力度达到最大，同时球体19顶点与球形腔体13的顶点之间的间距达到最大，支撑板Ⅱ7上的顶柱16带动支撑台11进行水平方向上的往复震动，通过顶柱16的顶升力以及球体19与球形腔体13之间的配合，使得滑槽Ⅱ12与顶柱16上部之间始终保持接触，即支撑柱17、顶柱16以及支撑台11形成一个整体，而支撑板Ⅰ2下方对应的支柱6与限位孔底部之间留有间隙,支柱6外壁与限位孔侧壁之间同样留有间隙,能够允许支撑板Ⅰ2随支撑板Ⅱ7一并在水平方向上产生往复震动。

实施例3

如图1所示，本实施例在所述壳体4内转动设置有圆盘底座1，四个所述垫块18固定在圆盘底座1上，且四个所述垫块18沿圆盘底座1的圆周方向均匀分布。在壳体4内设置圆盘底座1,通过人工或是马达等驱动设备均能够带动圆盘底座1转动,进而实现顶柱16与滑槽之间的相对移动,使得震动装置的使用灵活性增高,并且通过调整圆盘底座1,可及时调整各顶柱16对滑槽槽底的顶升强度。

在本实施例中,滑槽Ⅰ10与滑槽Ⅱ12的尺寸相同,且采用统一型号的支撑柱17,支撑柱17的直径小于滑槽Ⅰ10的槽宽,使得支撑柱17以及顶柱16在滑槽Ⅰ10内局部一定的活动空间,当支撑台11发生水平方向上的往复震动时,顶柱16与滑槽Ⅰ10之间留有缓冲的空间,避免在模拟实验过程中顶柱16或是支撑柱17与滑槽Ⅰ10之间出现应力损伤。

优选地,所有的垫块18均采用弹性橡胶材质制成,使得垫块18能与缓冲弹簧或是压缩弹簧15一起对壳体4所受到的作用应力进行缓冲消除。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。