一种水工模型试验库岸边坡坡度控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种水工模型试验库岸边坡坡度控制装置，包括一个可多方位移动式框架和操控装置；多方位移动式框架包括一端可固定的直角杆件，在直角杆件的另一端连接第一控制盒，第一控制盒控制与之啮合衔接的第一杆件沿水槽纵向运动；第一杆件的前端连接第二控制盒，第二控制盒控制与之啮合衔接的第二杆件沿水槽横向运动，第二杆件与第一杆件相互垂直；在第二杆件的前端固定有一个第三控制盒，第三控制盒控制控制与之啮合衔接的第三杆件垂直于水槽底面的竖向运动；在第三杆件的底端设有用于打磨土坡斜面上多于土体的测针；第一控制盒、第二控制盒、第三控制盒与一个操控装置相连，操控装置用来输入参数并控制可多方位移动式框架的移动。

A control device for slope of bank slope in hydraulic model test

【技术实现步骤摘要】
一种水工模型试验库岸边坡坡度控制装置
本技术涉及水工模型试验机械控制领域，具体为一种水工模型试验库岸边坡坡度控制装置。
技术介绍
在水利工程建设中，为对所设计的土石坝坝体、库岸边坡在不同波浪冲刷条件下的稳定性进行预判，一般会采用满足相似定律的小比例尺模型在水槽中进行试验，测量所需数据(包括波浪力大小，波浪爬高等)，再根据相似定律还原到原型中。在玻璃渡槽中建筑土石坝模型，首先以渡槽底部为基础，在渡槽两侧边壁上描绘出坝体的轮廓线(包括边坡和坝顶)，然后将土体堆积入玻璃渡槽中按照渡槽边壁上的轮廓线人工进行夯实，过程中依靠肉眼观察是否平整以及是否达到预设的倾斜程度，再使用铲子或其他抹平工具进行调整。由于坝顶是水平的，按照渡槽两侧边壁的坝顶的轮廓线即可整平；但由于坝体迎水面边坡为倾斜坡面，建筑中人工控制边坡坡度不仅费时费力、同时肉眼观察判断也很难控制整个坡面的倾斜度以及整个坡面的平整性，容易导致坝体迎水面轴线两侧的坡面不对称，进而很难保证整个坡面水力条件的准确性和可靠性，存在较大的误差。因此需要提供一种能够按照预定控制边坡坡度的装置，保证试验的准确性。现有的平整装置在大型的土石坝施工过程中得以运用，主要运用于平地装置中，边坡控制采用的是大型机械设备，并不能很好的适用于按照一定比例尺缩小的模型试验中。因此，需要一种适用于该条件下的装置已解决上述问题。
技术实现思路
为解决以上的技术问题，本技术提供一种水工模型试验库岸边坡坡度控制装置及方法，可以有效的实现模型边坡坡度的控制，解决上述问题。本技术采用的技术方案如下：一种水工模型试验库岸边坡坡度控制装置，包括一个可多方位移动式框架和操控装置；所述的多方位移动式框架包括一端可固定的直角杆件，在所述的直角杆件的另一端连接第一控制盒，所述的第一控制盒控制与之啮合衔接的第一杆件沿水槽纵向运动；第一杆件的前端连接第二控制盒，所述的第二控制盒控制与之啮合衔接的第二杆件沿水槽横向运动，第二杆件与第一杆件相互垂直；在所述的第二杆件的前端固定有一个第三控制盒，所述的第三控制盒控制控制与之啮合衔接的第三杆件垂直于水槽底面的竖向运动；在所述的第三杆件的底端设有用于打磨土坡斜面上多于土体的测针；所述的第一控制盒、第二控制盒、第三控制盒与一个操控装置通讯，所述的操控装置用来输入参数并控制可多方位移动式框架的移动。进一步的，所述的第一杆件、第二杆件和第三杆件为矩形杆件，矩形杆件的其中两个相对的侧面设有轮齿，为锯齿状结构，与各自对应的控制盒内部齿轮进行咬合，实现啮合传动。进一步的，所述的第一控制盒、第二控制盒和第三控制盒的结构相同，均各自包括两个步进电机，两个齿轮和四个约束轴承；所述的两个步进电机分别驱动两个齿轮旋转，两个齿轮分别与第一杆件或者第二杆件或者第三杆件的轮齿啮合；两个约束轴承通过支架安装在第一杆件或者第二杆件或者第三杆件的顶部，另个两个约束轴承通过支架安装在第一杆件或者第二杆件或者第三杆件的底部；四个约束轴承保证了第一杆件、第二杆件和第三杆件沿着设定的方向运动，以防止杆件倾斜；且两齿轮与和其对应的杆件三者中心线位于同一水平面上。进一步的，所述的操控装置内部设置有单片机以及为单片机供电的电源，可多方位移动式框架通过接收来自操控装置的指示移动，所述的操控装置用来输入参数并控制可多方位移动式框架移动。进一步的，所述的固定杆件底端设有卡槽及螺栓，将卡槽嵌套与玻璃渡槽壁上，并用螺丝钉进行旋紧，以达到将整个装置固定的目的。进一步的，所述的第一控制盒顶端设有水准仪，通过观察水准仪气泡在圆圈中心来判断整个装置是否架设水平。进一步的，所述的三个控制盒均通过导线与操控装置中单片机连接，实现移动信号的输入。所述控制盒内的步进电机分别与操控装置中电源连接，实现电能的输入。所述电源还与单片机连接，为信号的输入输出提供电能。进一步的，所述操控装置设有显示屏、输入按键区、开关键和关闭键；显示屏用以显示输入的参数，输入按键区用以输入参数。进一步的，操控装置设有控制盒方向控件区，在该区设有三组按钮，用以在打磨土体之前手动调节该三组按钮，将测针移动到所需的基础参考点。其中一个按键关联第一控制盒使第一杆件沿渡槽边壁方向移动，一个按键关联第二控制盒使第二杆件沿渡槽横截面方向移动，一个按键关联第三控制盒使第三杆件沿铅直方向运动。本技术具体的控制方法如下：第一步，将整个装置固定于水槽边壁一侧，通过调节卡槽和螺丝，观察水平仪，使得整个装置处于水平的状态；第二步，通过操控装置手动调节控制对应控制盒，从而控制相应的杆件移动，移动使测针的尖端正好到达坝顶的基础参考点A；以A点为基准点，在输入键盘区输入水槽宽度、土石坝坝坡所需控制的坡度、坝坡水平投影的长度；输入打磨的水平移动方向、坝体坡面沿渡槽的延伸的方向，以确定装置打磨平整时的走向；输入来回打磨次数，仪器根据整个打磨的输入控制参数，控制测针在坡面上打磨时沿斜坡面的下降速率，以保证整个斜面打磨的均匀性；第三步，当控制参数和打磨平整方向输入完成，点击输入键盘区确认键，装置移动到另一边壁，则沿坡面倾斜方向根据下降速率沿斜面下降一小段距离，对该壁进行打磨；当测针打磨平整完成后，多方位移动式框架停止运动，使用清扫工具将坡面打磨出的松动的细土进行清扫即可。本技术的有益效果如下：通过控制机械打磨水工模型实验土坡坡面，从而使得坡面平整且处于同一控制面板，解决了人工控制边坡坡度费时费力、肉眼观察判断难以控制整个坡面的倾斜度以及整个坡面的平整性的问题，通过控制装置使得坝体迎水面轴线两侧的坡面对称，进而保证整个坡面水力条件的准确性和可靠性，减小了由于模型缺陷带来的误差。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1：一种水工模型试验库岸边坡坡度控制装置及方法结构图；图2：操控装置连接控制示意图；图3：啮合杆件9与控制盒8内结构俯视图；图4：铅直啮合杆件9与控制盒8内结构示意图；图5：水平啮合杆件5(或7)与控制盒内结构示意图；图6：操控装置界面示意图；图7：基础参考点确定示意图；图8：装置运动方向示意图；图9：测针轨迹示意图；图中：1支撑杆件，2卡槽及螺栓，3水平仪，4控制盒，5啮合杆件，6控制盒，7啮合杆件，8控制盒，9啮合杆件，10测针，11渡槽边壁，12约束轴承，13齿轮，14步进电机，15单片机，16电源，17遥控盒，B0显示屏，B1输入键盘，B2装置开键，B3控制盒4方向键，B4控制盒6方向键，B5控制盒8方向键，B6装置关键。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
部分所指出的，现有的平整装置在大型的土石坝施工过程中得以运用，主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水工模型试验库岸边坡坡度控制装置，其特征在于，包括一个可多方位移动式框架和操控装置；所述的多方位移动式框架包括一端可固定的直角杆件，在所述的直角杆件的另一端连接第一控制盒，所述的第一控制盒控制与之啮合衔接的第一杆件沿水槽纵向运动；第一杆件的前端连接第二控制盒，所述的第二控制盒控制与之啮合衔接的第二杆件沿水槽横向运动，第二杆件与第一杆件相互垂直；在所述的第二杆件的前端固定有一个第三控制盒，所述的第三控制盒控制控制与之啮合衔接的第三杆件垂直于水槽底面的竖向运动；在所述的第三杆件的底端设有用于打磨土坡斜面上多于土体的测针；所述的第一控制盒、第二控制盒、第三控制盒与一个操控装置相连，所述的操控装置用来输入参数并控制可多方位移动式框架的移动。

【技术特征摘要】
1.一种水工模型试验库岸边坡坡度控制装置，其特征在于，包括一个可多方位移动式框架和操控装置；所述的多方位移动式框架包括一端可固定的直角杆件，在所述的直角杆件的另一端连接第一控制盒，所述的第一控制盒控制与之啮合衔接的第一杆件沿水槽纵向运动；第一杆件的前端连接第二控制盒，所述的第二控制盒控制与之啮合衔接的第二杆件沿水槽横向运动，第二杆件与第一杆件相互垂直；在所述的第二杆件的前端固定有一个第三控制盒，所述的第三控制盒控制控制与之啮合衔接的第三杆件垂直于水槽底面的竖向运动；在所述的第三杆件的底端设有用于打磨土坡斜面上多于土体的测针；所述的第一控制盒、第二控制盒、第三控制盒与一个操控装置相连，所述的操控装置用来输入参数并控制可多方位移动式框架的移动。2.如权利要求1所述的水工模型试验库岸边坡坡度控制装置，其特征在于，所述的第一杆件、第二杆件和第三杆件为矩形杆件，矩形杆件的其中两个相对的侧面设有轮齿，为锯齿状结构。3.如权利要求2所述的水工模型试验库岸边坡坡度控制装置，其特征在于，所述的第一控制盒、第二控制盒和第三控制盒的结构相同，均各自包括两个步进电机，两个齿轮和四个约束轴承；所述的两个步进电机分别驱动两个齿轮旋转，两个齿轮分别与第一杆件或者第二杆件或者第三杆件的轮齿啮合；两个约束轴承通过支架安装在第一杆件或者第二杆件或者第三杆件的顶部，另个两个约束轴承通过支架安装在第一杆件或者第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传奇，杨幸子，肖学，杨裕恒，王薇，马梦蝶，崔佳伟，段明印，马杰，韩典乘，荆倩婧，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东,37