一种翻转式开盖隧道模拟加载实验平台的制作方法
【专利摘要】本发明公开了翻转式开盖隧道模拟加载实验平台设计，包括机械系统和电控系统。机械系统是由上顶面、后壁面和电动推杆构成，其中实验平台的上顶板与后壁面的衔接两个触点，绕指定轴转动从而实现开盖；电动推杆的一端固定在地面上，另一端与上顶板铰接，实现翻转的驱动和闭合时微调动作。电控系统是电动推杆控制方式，电动推杆设有过载保护、正常模式和微调模式，通过计算机控制系统，对工作状态进行切换。电控系统是由电动推杆控制器构成的控制系统。本发明的开盖形式实现了大型开盖装置精确开启和闭合，节省人力，节约设备占地空间，安全性能良好。
【专利说明】一种翻转式开盖隧道模拟加载实验平台
【技术领域】
[0001]本发明属于地下工程模拟试验技术，特别涉及无水至高压水环境下围岩及隧道结构的相互作用、结构受力及变形模拟试验研究的翻转式开盖隧道模拟加载实验平台的设计。
【背景技术】
[0002]隧道结构与围岩相互作用的室内模拟试验装置，国内外均有相关的技术涉及。相比无水及低压水的模拟试验条件，高压水环境的模拟对平台的尺寸和承载要求有相应的提高，设备的尺寸的加大对其密封性、开盖方式、加载及过载保护、设备的运输等提出了新的难题。应用于这一类隧道模拟加载试验平台的开盖方式的设计，一种是采用平板式滑动开启，门板在开启过程中需要架设平台支架或支撑板保证门板水平移动开启，加大了对空间横向的需求，也需要过多的辅助性材料，开启过程中重心倾斜也容易造成安全事故，具有潜在危险；另一种是采用吊装技术，将独立的重型上盖板通过吊车移至指定位置，实现上顶板的开合，在转移过程中对人工提出要求较高，难以实现顶板的精确闭合扣紧。未解决上述问题，本发明提出了一种应用于重型隧道加载平台的翻转式开盖方式的设计，具有节约空间、过载保护功能，同时结合微调技术，保证上顶板闭合的精确度。
【发明内容】
[0003]鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种节约设备占地空间、具有过载保护功能、能精确闭合的翻转式开盖隧道模拟加载实验平台。
[0004]为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是:一种翻转式开盖隧道模拟加载实验平台，包括机械系统和电控系统，其特征在于:电控系统作为驱动控制机械系统实现绕轴转动，在不同工作方式控制开启和闭合，同时具有过载保护功能。
[0005]所述机械系统是由上顶面、后壁面和电动推杆构成，其中实验平台的上顶板与后壁面的衔接两个触点，绕指定轴转动从而实现开盖；电动推杆的一端固定在地面上，另一端与上顶板铰接，作为翻转的驱动装置系统。
[0006]所述系统是电动推杆控制方式，电动推杆设有过载保护、正常模式和微调模式，通过计算机控制系统，对工作状态进行切换。电控系统是由电动推杆控制器构成的控制系统。
[0007]电动推杆是内部具有蜗轮蜗杆结构，因此具有自锁功能和掉电保护功能，实现过载保护。
[0008]不同工作方式是电动推杆工作模式，分为正常模式和微调模式，在开盖过程中，电动推杆均匀加载，实现上顶板匀速绕轴开启，直至到达限位。在闭合的过程中先使用正常模式，直至完全闭合，再使用微调模式，电动推杆做微小高频的振动动作方式，和闭盖的通过计算机控制系统，对工作状态进行切换。
[0009]本发明的有益效果是:本发明主要解决了室内隧道模拟加载试验平台以往开盖方式占用空间较大、控制灵活性不高的问题，本发明的开盖形式实现了上顶面绕轴开启的翻转开盖方式，减少设备占地空间；采用电动推杆驱动，具有灵活控制、微调控制、过载保护的特点，尤其适应了隧道模拟加载试验平台对盖体精确闭合、密封效果良好的要求，从而保证了隧道加载平台的整体密封。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中:
[0011]图1为本发明的应用于平台的侧视的立体图；
[0012]图2为本发明的应用于平台斜后方的立体图
[0013]图3为本发明的上顶板的立体图；
[0014]图4为电控系统原理框图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明进一步阐述。
[0016]图1为本发明的应用于平台的侧视的立体图；图2为本发明的应用于平台斜后方的立体图；图3为本发明的上顶板的立体图；结合图1、图2、图3，本发明属于地下工程模拟试验技术，特别涉及无水至高压水环境下围岩及隧道结构的相互作用、结构受力及变形模拟试验研究的隧道模拟加载实验平台翻转式开盖方式的设计，包括机械系统和电控系统，机械系统包括上顶板1，电动推杆4、后壁面8构成的机械装置；电控系统是电动推杆控制方式，电动推杆设有过载保护、正常模式和微调模式，通过计算机控制系统，对工作状态进行切换。电控系统是由电动推杆控制器构成的控制系统。
[0017]其中上顶板I通过设置在后壁8的旋转轴3可翻转的安装，上顶板I后部铰接点2铰接有电动推杆4实现翻转，电动推杆4的一端通过调整转轴6固定在地面上，电动推杆4上设有开盖开关5，开盖开关5与计算机控制系统连接，通过计算机控制系统控制开盖开关5的启闭。
[0018]高强度螺栓7 (图中未示出高强度螺栓，仅示意螺栓孔位置表示)固定在上顶板I和箱体端面后，再通过焊接密封；
[0019]结合图1和图4说明电控系统实施方式。在试验开始时，打开电动推杆4上的开盖开关，具有启动电动推杆的功能。电动推杆内部采用蜗轮蜗杆结构传动，具有自锁性，只能依靠内部电机的加载驱动，单向传动实现推杆4的伸缩，从而实现过载保护。在开盖模式下，利用计算机控制系统，控制电动推杆4的电机正转，推杆缩短，铰接上顶板1，实现其绕后壁8的旋转轴3的开盖翻转，直至达到限位位置，或者计算机指令输出而停止。在闭盖模式下，利用计算机控制系统，控制电动推杆4的电机反转，推杆伸长，铰接上顶板1，实现其绕后壁8的旋转轴3的闭盖翻转，直至达到限位位置，即闭合，但是由于传感器或者驱动装置量程越大，控制精度越低所限，隧道模拟平台闭合处于高强度螺栓锁紧和密封性的需要，上顶板闭合应达到一定精度，设备在频繁开启中，不可能实现所有螺栓螺孔100%对准，所以创新性设置微调环节，利用计算机系统，控制电动推杆的驱动电机，在闭盖模式的限位附近位置，做多次短时高频的小幅震动，在每次震动微调过程后，添加并紧固好螺栓螺孔对准高强度螺栓，之后下一次的震动微调，并随之添加螺栓，直至上顶板的密封紧固用的螺栓完全添加和紧固完毕，或者计算机指令输出而停止。
[0020]如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种翻转式开盖隧道模拟加载实验平台，包括机械系统和电控系统，其特征在于:机械系统是由上顶面、后壁面和电动推杆构成，其中实验平台的上顶板与后壁面的衔接两个触点，绕指定轴转动从而实现开盖；电动推杆的一端固定在地面上，另一端与上顶板铰接，作为翻转的驱动装置系统；电控系统作为驱动控制机械系统实现绕轴转动，在不同工作方式控制开启和闭合，同时具有过载保护功能。
2.根据权利要求1所述的一种翻转式开盖隧道模拟加载实验平台，其特征在于，电控系统是电动推杆控制方式，电动推杆设有过载保护、正常模式和微调模式，通过计算机控制系统，对工作状态进行切换；电控系统是由电动推杆控制器构成的控制系统。
3.根据权利要求2所述的一种翻转式开盖隧道模拟加载实验平台，其特征在于，电动推杆是内部具有蜗轮蜗杆结构，具有自锁功能和掉电保护功能，实现过载保护。
4.根据权利要求2所述的一种翻转式开盖隧道模拟加载实验平台，其特征在于，电动推杆工作模式分为正常模式和微调模式，在开盖过程中，电动推杆均匀加载，实现上顶板匀速绕轴开启，直至到达限位；在闭合的过程中先使用正常模式，直至完全闭合，再使用微调模式，电动推杆做微小高频的振动动作方式，和闭盖的通过计算机控制系统，对工作状态进行切换。
【文档编号】G01M99/00GK103776653SQ201410035706
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】高攀, 李长春, 邹翀, 延皓, 李文杰, 张金英, 李达, 焦雷, 母东杰, 张文新, 杨雪松, 李竞, 黄静 申请人:中铁隧道集团有限公司, 北京交通大学