專利名稱：地質(zhì)模擬試驗(yàn)臺起升旋轉(zhuǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)臺面水平面至垂直面旋轉(zhuǎn)的地質(zhì)模 擬試驗(yàn)臺起升旋轉(zhuǎn)裝置。背景技術(shù)：
地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)是地質(zhì)學(xué)家研究地層變形過程及其形成機(jī) 制的重要手段和有效方法。目前，地質(zhì)構(gòu)造模擬中所用的構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)裝置大多是依據(jù)相 似性理論，通過控制運(yùn)動或力等參數(shù)對實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行加載變形實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)模擬或反演不同 樣式的地質(zhì)構(gòu)造成因的設(shè)備，設(shè)備主體多采用特制的實(shí)驗(yàn)容器，在容器內(nèi)鋪設(shè)多層不同特 性的實(shí)驗(yàn)材料通過應(yīng)力加載來模擬構(gòu)造形成過程，研究地質(zhì)構(gòu)造的成因和演化機(jī)理，對地 質(zhì)構(gòu)造的成因進(jìn)行定性和定量分析。通過對比分析，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的地質(zhì)試驗(yàn)?zāi)M設(shè)備，主 要由試驗(yàn)臺體、臺面、加載單元、容器等組成?，F(xiàn)有的地質(zhì)構(gòu)造模擬臺，其臺面多為水平面內(nèi) 固定結(jié)構(gòu)，無法真實(shí)再現(xiàn)沿垂直地質(zhì)剖面的構(gòu)造模擬試驗(yàn)，同時地質(zhì)試驗(yàn)人員每次實(shí)驗(yàn)過 程中，往往需要人工來實(shí)現(xiàn)模型的搬運(yùn)和移位等操作，很難保證模型的完整性和不破壞實(shí) 驗(yàn)?zāi)Ｐ?。?shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的這些人為因素和不可控影響，造成實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ托螤钇茐暮统叽绮灰?guī)整無 法實(shí)現(xiàn)定量化控制，無法準(zhǔn)確解釋垂直面內(nèi)重力影響下的構(gòu)造變形過程的定量模擬，限制 了地質(zhì)家采用實(shí)驗(yàn)手段來分析實(shí)際地質(zhì)現(xiàn)象，造成了理論與實(shí)驗(yàn)的脫節(jié)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服目前地質(zhì)構(gòu)造實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置無法模擬 地質(zhì)垂直剖面內(nèi)重力影響因素下的地質(zhì)構(gòu)造模擬問題，同時兼顧材料的填裝和構(gòu)造變形后 地質(zhì)模型的取出、搬運(yùn)問題，本發(fā)明重點(diǎn)研制了地質(zhì)構(gòu)造模擬起升旋轉(zhuǎn)裝置，對滿足地質(zhì)模 擬試驗(yàn)材料的填裝、垂直面內(nèi)實(shí)現(xiàn)動力和運(yùn)動控制參數(shù)的構(gòu)造變形試驗(yàn)過程控制和地質(zhì)構(gòu) 造模型的取出、搬運(yùn)等工藝環(huán)節(jié)，具有靈活的實(shí)驗(yàn)過程可控性和試驗(yàn)環(huán)節(jié)的可操作性，同時 為地質(zhì)家分析和研究地質(zhì)構(gòu)造演化過程定量化模擬提供了自動化程度較高的實(shí)驗(yàn)?zāi)M平 臺。提供一種可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)臺面水平面至垂直面的0° 90°的旋轉(zhuǎn)，滿足地質(zhì)模擬構(gòu)造 試驗(yàn)填裝試驗(yàn)介質(zhì)材料和取出模型的基本要求，裝置底部設(shè)計(jì)有模型起升裝置，實(shí)現(xiàn)將地 質(zhì)模型體頂出托起的功能，為后續(xù)的模型切割、搬運(yùn)等工藝環(huán)節(jié)提供了前提條件。其技術(shù) 方案是地質(zhì)構(gòu)造變形試驗(yàn)準(zhǔn)備階段，地質(zhì)模擬實(shí)驗(yàn)臺位于位于水平面0°位置，由試驗(yàn)人 員加裝實(shí)驗(yàn)材料并壓實(shí)，由于臺面為水平位置，方便試驗(yàn)人員加裝不同性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)材料和 實(shí)驗(yàn)介質(zhì)，在完成材料添加的實(shí)驗(yàn)步驟后，試驗(yàn)臺可實(shí)現(xiàn)沿旋轉(zhuǎn)軸的整體翻轉(zhuǎn)至垂直面內(nèi) 90°位置，按照事先規(guī)劃好的實(shí)驗(yàn)步驟完成構(gòu)造變形試驗(yàn)，地質(zhì)家可直觀的觀測到地質(zhì)剖 面上不同地層的沉降變形過程，考慮到后續(xù)的模型封裝和制作地質(zhì)模型樣本的要求，臺面 可翻轉(zhuǎn)至水平面內(nèi)0°位置，取走觀測面板后，控制底部的起升頂出氣缸完成地質(zhì)模型的托 起動作，為后續(xù)搬運(yùn)工藝環(huán)節(jié)提供很好的前提基礎(chǔ)。地質(zhì)模擬試驗(yàn)臺起升旋轉(zhuǎn)裝置包括整 體翻轉(zhuǎn)框架、模型起升裝置、模擬試驗(yàn)臺翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、組合試驗(yàn)臺面，整體翻轉(zhuǎn)框架包括旋轉(zhuǎn) 支架、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)軸及底板，模型起升裝置包括底部氣缸、小平臺升降臺，模擬試驗(yàn)臺翻 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由圓錐滾子軸承蝸桿模型轉(zhuǎn)動軸蝸桿和手柄盤及手柄等主要部件裝配組成，組合試 驗(yàn)臺面由周圍框板、側(cè)板、底板及模型拖板組成，組合試驗(yàn)臺面的模型拖板嵌套在底板中， 側(cè)板由兩塊12#槽鋼組合焊接而成，側(cè)板設(shè)有動力加載桿，動力加載桿與槽鋼的槽相應(yīng)，側(cè) 板還設(shè)有與動力加載桿相應(yīng)的拆卸洞，邊側(cè)板與側(cè)板之間設(shè)有側(cè)面動力桿，底板為由中間
3小方形平臺和四周框板組合成的一個平板，中間小方形平臺設(shè)有升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)包括 氣缸，氣缸作用于模型拖板。采用上述結(jié)構(gòu)以后，可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造模擬試驗(yàn)材料填裝、垂 直面內(nèi)構(gòu)造變形模擬和模型取出等工藝環(huán)節(jié)，特別是將分散的工藝環(huán)節(jié)集成到一起，減少 人為手工參與的影響因素，地質(zhì)模擬試驗(yàn)起升翻轉(zhuǎn)裝置，整體結(jié)構(gòu)簡單，自動化程度高，制 造方便，符合綠色環(huán)保設(shè)計(jì)理念，可在地質(zhì)構(gòu)造模擬領(lǐng)域大規(guī)模推廣利用，為地質(zhì)家提供了 開放式的實(shí)驗(yàn)平臺。四

附圖1是本發(fā)明的整體裝配圖；附圖2是地質(zhì)模擬試驗(yàn)臺翻轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)圖；附圖3是組合試驗(yàn)臺面結(jié)構(gòu)圖；附圖4是地質(zhì)模型搬運(yùn)示意圖。五具體實(shí)施例方式圖中1.軸承座，2.旋轉(zhuǎn)軸，3.側(cè)面動力桿，4.周圍框板，5.邊 側(cè)板，6.上下動力桿，7.組合模塊(含基本組合模塊和角度組合模塊)，8.氣缸，9.小平臺 升降平臺，10.底部支撐軸，11.蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，12.底板，13.前部觀測面板，14.上壓 板及鋼化玻璃，15.翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，16.旋轉(zhuǎn)支架，17.圓錐滾子軸承，18.蝸桿，19.模型轉(zhuǎn)動軸， 20.渦輪，21.手柄盤及手柄，22.側(cè)板，23.模型拖板，24.實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀５刭|(zhì)模擬試驗(yàn)臺起升旋轉(zhuǎn)裝置包括整體翻轉(zhuǎn)框架、模型起升裝置、模擬試驗(yàn)臺翻 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、組合試驗(yàn)臺面，整體翻轉(zhuǎn)框架包括旋轉(zhuǎn)支架16、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15、旋轉(zhuǎn)軸2及底板12， 模型起升裝置包括底部氣缸8、小平臺升降臺9，模擬試驗(yàn)臺翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由圓錐滾子軸承17蝸 桿18模型轉(zhuǎn)動軸19蝸桿20和手柄盤及手柄21等主要部件裝配組成，組合試驗(yàn)臺面由周 圍框板4、側(cè)板22、底板12及模型拖板23組成，組合試驗(yàn)臺面的模型拖板23嵌套在底板12 中，側(cè)板22由兩塊12#槽鋼組合焊接而成，側(cè)板22設(shè)有動力加載桿，動力加載桿與槽鋼的 槽相應(yīng)，側(cè)板22還設(shè)有與動力加載桿相應(yīng)的拆卸洞，邊側(cè)板5與側(cè)板22之間設(shè)有側(cè)面動力 桿3，底板12為由中間小方形平臺和四周框板組合成的一個平板，中間小方形平臺設(shè)有升 降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)包括氣缸8，氣缸8作用于模型拖板23。在圖1中旋轉(zhuǎn)支架16、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15、旋轉(zhuǎn)軸2及底板12共同組成了地質(zhì)模型切割 裝置的整體翻轉(zhuǎn)框架結(jié)構(gòu)；底部氣缸8、小平臺升降臺9為地質(zhì)模型起升裝置主體部件。構(gòu) 造變形填料階段，試驗(yàn)臺底板12位于構(gòu)造變形水平面0°位置，地質(zhì)試驗(yàn)人員首先完成側(cè) 板5、動力桿3、6以及組合模塊7的安裝，然后往實(shí)驗(yàn)區(qū)域添加實(shí)驗(yàn)介質(zhì)，最后加裝前部觀 測面板13。然后，試驗(yàn)臺整體翻轉(zhuǎn)至垂直90°位置，通過控制上下動力桿3和左右動力桿 6完成構(gòu)造變形，等需要取出模型時可控制起升裝置完成模型頂出的工藝動作。在圖2中地質(zhì)模擬試驗(yàn)臺翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由圓錐滾子軸承17蝸桿18模型轉(zhuǎn)動軸19蝸 桿20和手柄盤及手柄21等主要部件裝配組成。地質(zhì)人員根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，可手動搖動手柄 盤及手柄21通過蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)11帶動試驗(yàn)臺整體沿旋轉(zhuǎn)軸2實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的功能，此裝 置可實(shí)現(xiàn)水平面至垂直面間0 90°任意位置自鎖功能，滿足地質(zhì)試驗(yàn)的要求，其中蝸輪 蝸桿采用標(biāo)準(zhǔn)的蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，減少設(shè)計(jì)加工費(fèi)用，此種設(shè)計(jì)方案其結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活， 避免了材料的浪費(fèi)，節(jié)省人力和物力，符合綠色設(shè)計(jì)理念。在圖3中，組合試驗(yàn)臺面結(jié)構(gòu)由周圍框板4、側(cè)板22、底板12及模型拖板23組成。 其中模型拖板23嵌套在底板12中，側(cè)板22采用兩塊12#槽鋼組合焊接而成，側(cè)板上的動 力加載桿可在內(nèi)槽內(nèi)移動并鎖緊，側(cè)板上設(shè)計(jì)有動力加載桿的拆卸洞，可從拆卸洞內(nèi)移出動力加載桿，底板12主要為模型提供一個工作平臺。底板由中間小方形平臺和四周框板組 合成的一個平板，當(dāng)模型構(gòu)造變形完成后，可卸去周圍框板，經(jīng)切整后，保留中間小方形平 臺。中間小方形平臺設(shè)計(jì)帶有升降機(jī)構(gòu)，模型構(gòu)造變形完成后，可通過升降機(jī)構(gòu)將中間小方 形平臺升起移走。此種結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)可靠性高，加工制造方便。 在圖4中，在構(gòu)造實(shí)驗(yàn)裝置上完成構(gòu)造變形后，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?4需要切割搬運(yùn)至封裝 試驗(yàn)臺，因此，在保證不破壞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷刭|(zhì)體的前提下，取出實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。其工作過程示意圖 為拆除前部觀測面板13，控制頂出氣缸8施加頂出力推動模型拖板23至預(yù)定的高度，預(yù)留 出模型搬運(yùn)車托運(yùn)的三維空間，然后利用周轉(zhuǎn)車將模型整體搬運(yùn)至封裝試驗(yàn)臺進(jìn)行下一步 的工藝試驗(yàn)環(huán)節(jié)。
權(quán)利要求
一種地質(zhì)模擬試驗(yàn)臺起升旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于包括整體翻轉(zhuǎn)框架、模型起升裝置、模擬試驗(yàn)臺翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、組合試驗(yàn)臺面，整體翻轉(zhuǎn)框架包括旋轉(zhuǎn)支架(16)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(15)、旋轉(zhuǎn)軸(2)及底板(12)，模型起升裝置包括底部氣缸(8)、小平臺升降臺(9)，模擬試驗(yàn)臺翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由圓錐滾子軸承(17)蝸桿(18)模型轉(zhuǎn)動軸(19)蝸桿(20)和手柄盤及手柄(21)等主要部件裝配組成，組合試驗(yàn)臺面由周圍框板(4)、側(cè)板(22)、底板(12)及模型拖板(23)組成，組合試驗(yàn)臺面的模型拖板(23)嵌套在底板(12)中，側(cè)板(22)由兩塊12#槽鋼組合焊接而成，側(cè)板(22)設(shè)有動力加載桿，動力加載桿與槽鋼的槽相應(yīng)，側(cè)板(22)還設(shè)有與動力加載桿相應(yīng)的拆卸洞，邊側(cè)板(5)與側(cè)板(22)之間設(shè)有側(cè)面動力桿(3)，底板(12)為由中間小方形平臺和四周框板組合成的一個平板，中間小方形平臺設(shè)有升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)包括氣缸(8)，氣缸(8)作用于模型拖板(23)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)臺面水平面至垂直面旋轉(zhuǎn)的地質(zhì)模擬試驗(yàn)臺起升旋轉(zhuǎn)裝置。提供一種為后續(xù)的模型切割、搬運(yùn)等工藝環(huán)節(jié)提供前提條件的裝置。其整體翻轉(zhuǎn)框架包括旋轉(zhuǎn)支架(16)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)軸及底板(12)，模型起升裝置包括底部氣缸(8)、小平臺升降臺，模擬試驗(yàn)臺翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由圓錐滾子軸承蝸桿、模型轉(zhuǎn)動軸等主要部件裝配組成，組合試驗(yàn)臺面由周圍框板、側(cè)板(22)、底板(12)及模型拖板(23)組成。在完成構(gòu)造變形后，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?24)需要切割搬運(yùn)。邊側(cè)板(5)與側(cè)板(22)之間設(shè)有側(cè)面動力桿(3)，底板(12)為一個平板，并設(shè)有升降機(jī)構(gòu)。采用上述結(jié)構(gòu)以后，可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造模擬試驗(yàn)材料填裝、垂直面內(nèi)構(gòu)造變形模擬和模型取出等工藝環(huán)節(jié)，整體結(jié)構(gòu)簡單，自動化程度高，制造方便，符合綠色環(huán)保設(shè)計(jì)理念。
文檔編號G09B23/40GK101916525SQ201010246348
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者任旭虎, 楊磊, 王寧, 王心剛, 王永詩, 石砥石, 郝雪峰, 隋風(fēng)貴 申請人:任旭虎