一种土工离心机中的造波机的制作方法

本发明涉及一种造波机，特别涉及一种可用于土工离心机中的造波机。

背景技术：

土工离心机是用于岩土工程物理模拟试验的一种试验设备。其基本原理为通过离心机转臂的旋转产生离心加速度，提供一个人造高重力场，将研究主体按照一定比尺建立模型，通过离心加速度增加土体自重应力使得原型与模型达到应力应变相等、变形相似，来对原型进行模拟试验。基于以上优点，在土工离心机中实现多场耦合对岩土工程的发展具有重要的意义。在海洋岩土工程研究中，既涉及土和结构，又涉及到波浪力的作用。如何在土工离心机产生的高离心场中实现真实波浪的模拟是海洋岩土工程中的探索方向。离心机中现有波浪模拟装置多数采用力加载装置对波浪力进行模拟，但无法模拟水流对结构物和地基的扰动和冲刷，具有很大的应用局限性。在土工离心机中模拟真实波浪，其机械结构在高离心场中的工况恶劣，且实现波浪模拟难度很大。因此需要提出新的结构形式来满足高离心场中波浪模拟的技术要求。

技术实现要素：

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可用于土工离心机中的造波机，该造波机能够克服土工离心机产生的高离心场对设备的影响并造出真实波浪，能够满足土工离心机环境下波浪模拟的要求。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种土工离心机中的造波机，包括控制系统和造波箱，所述造波箱设有底板、前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁，在所述造波箱的前侧壁上垂直安装有液压作动器，在所述液压作动器的伸缩杆上连接有导向架和造波板，所述导向架由所述造波箱的左侧壁和右侧壁支撑。

在所述导向架的左右两侧均设有两条导向滑轨，在所述造波箱的左侧壁和右侧壁上设有与相应所述导向滑轨适配的导向支撑结构。

所述导向支撑结构设有上下两行限位导向滚轮，每行限位导向滚轮至少有两个，上行限位导向滚轮与所述导向滑轨的上表面滚动连接，下行限位导向滚轮与所述导向滑轨的下表面滚动连接。

所述控制系统通过伺服阀控制所述液压作动器伸出或回缩。

在所述导向架上设有位移传感器，所述位移传感器将所述液压作动器的运动信号反馈给所述控制系统。

所述造波板为推板，所述推板固接在所述导向架上，所述导向架固接在所述液压作动器的伸缩杆上，所述推板与所述液压作动器的伸缩杆垂直；在所述推板的底部和左右侧面均设有移动滚轮，在所述推板的下方设有支撑平台，所述支撑平台固定在所述造波箱的底板上，推板底部的移动滚轮在所述支撑平台的上表面上滚动，推板侧面的移动滚轮在侧向支撑板上滚动，在所述造波箱的左侧壁和右侧壁上均固接有所述侧向支撑板。

所述造波板为摇板，所述摇板的下端铰接在摇板支座上，所述摇板支座固定在所述造波箱的底板上，

在所述摇板的前端面上固接有连接块，在所述连接块的两侧均设有摇杆，所述摇杆的前端与所述液压作动器的伸缩杆铰接，所述摇杆的后端与所述连接块铰接。

在所述造波箱的左侧壁和右侧壁上均设有观察视窗。

本发明具有的优点和积极效果是：通过采用液压伺服控制方式，保证了造波机在土工离心机高离心场下出力足够且准确；采用在液压作动器的伸缩杆上连接导向架的结构，保证了液压作动器的输出稳定，导向架可保证液压作动器在土工离心机运行时运动方向正确。通过在推板下部设置支撑平台，在摇板下部设置摇板支座，与导向架的水平导向作用相结合，抵抗高离心场的影响；通过部件更换可方便地实现推板造波与摇板造波的功能改变。本发明通过机构创新，能够避免土工离心机产生的高离心场对造波机的影响，造出真实波浪，且结构简单，操作方便，适合在土工离心机产生的强离心力场中应用，具有优良的工作性能和使用便利性。

附图说明

图1为本发明实施例2的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明实施例1的导向结构示意图；

图4为本发明实施例1的内部结构示意图；

图5为本发明导向架示意图；

图6为本发明推板示意图；

图7为本发明实施例2的内部结构示意图。

图中：1、位移传感器，2、液压作动器，3、限位导向滚轮，4、前侧壁，5、左侧壁，6、后侧壁，7、底板，8、侧向支撑板，9、右侧壁，10、导向固定块，11、导向架，11-1、导向滑轨；12、推板，12-1、移动滚轮；13、连接板，14、支撑平台，15、连接块，16、摇杆，17、摇板，18、摇板支座。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图7，一种土工离心机中的造波机，为了克服土工离心机产生的高离心场对设备的影响，满足土工离心机环境下波浪模拟的要求，本发明的发明构思是：采用具有稳定输出的液压作动器驱动造波板造波，为了使液压作动器的输出稳定，不受高离心场的影响，采用导向架将液压作动器的伸缩端支撑在造波箱上。本发明所采用的解决方案为：一种土工离心机中的造波机，包括控制系统和造波箱，所述造波箱设有底板7、前侧壁4、后侧壁6、左侧壁5和右侧壁9，在所述造波箱的前侧壁4上垂直安装有液压作动器2，在所述液压作动器2的伸缩杆上连接有导向架11和造波板，所述导向架11由所述造波箱的左侧壁5和右侧壁9支撑。

在本发明中，在所述导向架11的左右两侧均设有导向滑轨11-1，在所述造波箱的左侧壁5和右侧壁9上设有与相应所述导向滑轨11-1适配的导向支撑结构。更具体的，所述导向支撑结构设有上下两行限位导向滚轮3，每行限位导向滚轮3至少有两个，上行限位导向滚轮3与对应的所述导向滑轨11-1的上表面滚动连接，下行限位导向滚轮3与对应的所述导向滑轨11-1的下表面滚动连接。采用滚动摩擦结构，阻力小。在本发明中，限位导向滚轮3安装在导向固定块10上，所述导向固定块10对称固定在造波箱的左侧壁5和右侧壁9上，导向固定块10用于结构加强。上述导向及其支撑结构还可以采用直线导轨结构。

在本发明中，所述控制系统通过伺服阀控制所述液压作动器2伸出或回缩。在所述导向架11上连接有位移传感器1，所述位移传感器1将所述液压作动器2的运动信号反馈给所述控制系统。控制系统发送信号至伺服阀，伺服阀驱动液压作动器运动，液压作动器和位移传感器均与导向架连接，保证运动一致，位移传感器将液压作动器运动信号反馈至控制系统，构成闭环控制系统。在所述造波箱的左侧壁5和右侧壁9上均设有观察视窗，方便在造波机工作时进行照明和拍照。

采用上述造波机在土工离心机运行时模拟波浪的方法为：将造波箱固定在离心机吊篮内，在造波箱内加水至指定高度，运转离心机至指定加速度值，控制系统发送信号至伺服阀，伺服阀控制液压作动器前后移动，位移传感器将液压作动器的运动信号反馈给控制系统，液压作动器带动造波板运动，造波板推动造波箱内的水，从而产生波浪。

应用实例1：

请参见图4和图6，上述造波板为推板12，所述推板12固接在所述导向架11上，所述导向架11固接在所述液压作动器2的伸缩杆上，二者通过连接板13相连。所述推板12与所述液压作动器2的伸缩杆垂直；在所述推板12的底部和左右侧面均设有移动滚轮12-1，在所述推板12的下方设有支撑平台14，所述支撑平台14固定在所述造波箱的底板7上，推板底部的移动滚轮在所述支撑平台14的上表面上滚动，推板侧面的移动滚轮在侧向支撑板8上滚动，在所述造波箱的左侧壁5和右侧壁9上均固接有所述侧向支撑板8。采用滚动摩擦结构，能够增强导向架11的导向效果，并且阻力较小。

应用实例2：

请参见图7，所述造波板为摇板17，所述摇板17的下端铰接在摇板支座18上，所述摇板支座18固定在所述造波箱的底板7上，在所述摇板17的前端面上固接有连接块15，在所述连接块15的两侧均设有摇杆16，所述摇杆16的前端与连接板13铰接，进而与所述液压作动器2的伸缩杆铰接，所述摇杆16的后端与所述连接块15铰接。

通过部件更换可方便地实现推板造波与摇板造波的功能改变。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。