本发明专利技术公开相似模拟实验架水平分级加载装置，包括横向分级施压支撑板、横向分级弹簧施压机构和相似模拟实验架，所述相似模拟实验架包括底座、侧密封板和固定安装在所述底座上的立柱，所述侧密封板的两端分别与所述立柱可拆卸连接，所述横向分级施压支撑板位于所述相似模拟空间内且前后纵向端面分别与前后两个所述侧密封板内壁密封接触。本发明专利技术在进行模拟实验时，通过采用不同弹性系数的拉伸弹簧和压缩弹簧，分级弹簧不同程度的带动横向分级施压支撑板伸出，可实现不同的水平力加载，模拟不同的深部水平应力，尤其是可以模拟地质构造复杂的区域，更接近于真实效果，为现场煤层的开采提供正确的理论指导。采提供正确的理论指导。采提供正确的理论指导。
【技术实现步骤摘要】
相似模拟实验架水平分级加载装置
[0001]本专利技术涉及相似模拟实验架水平分级加载装置。
技术介绍
[0002]相似材料模拟试验能够直观地显现煤层开采后其顶底板岩层破坏发育过程,是采矿工程中研究覆岩运动规律的重要试验方法。现有的相似材料模拟试验台绝大多数都是二维的，试验台前后面为自由面没有任何约束，试验加载时，只是在试验台上部施加载荷，二维相似材料模拟试验台只能解决平面应变问题；现有的二维相似材料模拟试验台只是试验台周围给予约束或水平方向施加同一载荷。现有的二维相似材料模拟试验台采用的是液压缸，液压缸分级难度大，如果同一个液压站则液压相等，就需要采用不同规格液压缸才能实现分级，液压缸不仅成本高，而且液压系统占用空间大、不方便拆卸。
技术实现思路
[0003]为此，本专利技术的目的是采用不同弹性系数的弹簧实现对模型的水平力分级加载，弹簧降低了成本、方便拆卸以及占地空间小，可以以小成本来更真实的模拟矿井水平应力，尤其是较复杂地质构造存在的情况下的水平应力。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]相似模拟实验架水平分级加载装置，包括横向分级施压支撑板、横向分级弹簧施压机构和相似模拟实验架，所述相似模拟实验架包括底座、侧密封板和固定安装在所述底座上的立柱，所述侧密封板的两端分别与所述立柱可拆卸连接，前后两组所述侧密封板以及左右两侧立柱之间形成相似模拟空间；所述横向分级施压支撑板位于所述相似模拟空间内且前后纵向端面分别与前后两个所述侧密封板内壁密封接触，所述横向分级弹簧施压机构安装在所述立柱上并与所述横向分级施压支撑板驱动连接。
[0006]上述相似模拟实验架水平分级加载装置，所述横向分级弹簧施压机构包括压缩弹簧、第一驱动杆和弹簧释能机构，所述第一驱动杆的一端与所述横向分级施压支撑板固定连接，所述第一驱动杆的另一端穿过所述立柱上的第一导向孔并伸出到所述立柱外侧与顶板固定连接；所述压缩弹簧的一端抵顶在所述横向分级施压支撑板上，所述压缩弹簧的另一端抵顶在所述立柱上；所述弹簧释能机构安装在所述立柱与所述顶板之间，在所述压缩弹簧蓄能的时候：所述弹簧释能机构保持所述顶板与所述立柱的相对距离不变。
[0007]上述相似模拟实验架水平分级加载装置，所述弹簧释能机构包括纵向定位杆和横向伸缩杆，所述横向伸缩杆的一端与所述立柱可拆卸连接，所述横向伸缩杆的另一端与所述纵向定位杆活动连接；所述纵向定位杆穿过所述顶板背面定位块上的第一定位孔。
[0008]上述相似模拟实验架水平分级加载装置，所述横向伸缩杆包括伸缩管和第一伸缩杆，所述纵向定位杆与所述伸缩管通过销轴活动连接，所述第一伸缩杆一端穿设在所述伸缩管内，所述伸缩管表面开设有第一通孔，所述第一伸缩杆表面开设有第二通孔，所述第一伸缩杆内壁固定连接有第一弹簧，所述第一弹簧内穿设有第二伸缩杆，所述第二伸缩杆一
端固定连接在所述第一伸缩杆内壁，所述第一弹簧另一端固定连接有连接块，所述第二伸缩杆另一端固定连接在所述连接块表面，所述连接块表面固定连接有按块，所述按块穿设在所述第一通孔和所述第二通孔内，所述第一通孔共有两个，所述立柱侧面固定连接有限位管，所述第一伸缩杆另一端穿设在所述限位管内。
[0009]上述相似模拟实验架水平分级加载装置，所述横向分级弹簧施压机构还包括拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的一端固定安装在所述立柱上，所述立柱位于所述拉伸弹簧与所述压缩弹簧之间，所述拉伸弹簧的另一端固定安装在所述顶板上。
[0010]上述相似模拟实验架水平分级加载装置，所述侧密封板表面开设有第二导向孔，所述第二导向孔内穿设有第二驱动杆，所述第二驱动杆一端固定连接有第二支撑板，所述第二支撑板表面活动连接有第二弹簧，所述第二弹簧另一端顶抵在侧密封板内表面上，所述第二驱动杆另一端固定连接有第三支撑板，所述侧密封板外表面固定连接有固定块，所述固定块侧面固定连接有轴承，所述轴承内穿设有转轴，所述转轴远离所述轴承的一端固定连接有第一齿轮，所述第三支撑板表面开设有滑槽，所述滑槽内活动有滑块，所述滑块表面固定连接有第一齿条，所述第一齿轮与第一齿条相啮合。
[0011]上述相似模拟实验架水平分级加载装置，所述弹簧释能机构包括纵向定位齿条、驱动齿轮和驱动手轮，所述纵向定位齿条与所述驱动齿轮啮合，所述驱动手轮安装在驱动轴的一端，所述驱动齿轮安装在所述驱动轴的另一端；所述纵向定位齿条的上端正对相似模拟实验架的定位板上的第二定位孔，所述纵向定位齿条的下端伸入到所述底座上的定位板的第二定位孔内；所述纵向定位齿条上安装有第一限位部件，所述顶板上安装有与所述第一限位部件相互配合的第二限位部件；当所述驱动手轮的转动时：所述驱动齿轮随之转动以驱动所述纵向定位齿条上下往复运动，使得所述第一限位部件与所述第二限位部件之间卡固连接或脱离卡固连接。
[0012]上述相似模拟实验架水平分级加载装置，所述第一限位部件的自由端上成型有向下弯曲的卡勾，所述第二限位部件的自由端上表面上成型有卡槽，所述卡勾与所述卡槽上下正对。
[0013]上述相似模拟实验架水平分级加载装置，所述两个立柱的顶部端固定连接有顶部支撑架，所述顶部支撑架表面固定连接有挂钩，所述顶部支撑架表面还固定连接有第三弹簧，所述第三弹簧下端固定连接有纵向施压板，所述纵向施压板上表面固定连接有固定环，所述固定环连接有绳子，所述绳子挂在挂钩上，所述纵向施压板与所述顶部支撑架之间固定连接有第三伸缩杆。
[0014]本专利技术的技术方案取得了如下有益的技术效果：
[0015]本专利技术在进行模拟实验时，通过采用不同弹性系数的拉伸弹簧和压缩弹簧，分级弹簧不同程度的带动横向分级施压支撑板伸出，可实现不同的水平力加载，模拟不同的深部水平应力，尤其是可以模拟地质构造复杂的区域，更接近于真实效果，更符合实际现场，为现场煤层的开采提供正确的理论指导。通过采用弹簧，弹簧不仅成本低廉而且方便拆卸，人们可以根据实验需要更改相应位置的弹簧，使得实验效果更加贴近于现场真实情况。通过设置驱动手轮、驱动齿轮和纵向定位齿条，可以同时对多个定位板进行松开控制，使得多个横向分级施压支撑板可以同时弹出，提高了实验效果逼真度。
附图说明
[0016]图1相似模拟实验架水平分级加载装置的正视剖面结构示意图；
[0017]图2相似模拟实验架水平分级加载装置的正视结构示意图；
[0018]图3相似模拟实验架水平分级加载装置中侧密封板的俯视剖面结构示意图；
[0019]图4相似模拟实验架水平分级加载装置中A处的放大结构示意图；
[0020]图5相似模拟实验架水平分级加载装置中立柱的正视剖面结构示意图；
[0021]图6相似模拟实验架水平分级加载装置中内侧横向分级施压支撑板的侧视结构示意图；
[0022]图7相似模拟实验架水平分级加载装置中外侧横向分级施压支撑板的侧视结构示意图；
[0023]图8相似模拟实验架水平分级加载装置中第二限位部件的正视剖面结构示意图；
[0024]图9相似模拟实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.相似模拟实验架水平分级加载装置，其特征在于，包括横向分级施压支撑板(4)、横向分级弹簧施压机构和相似模拟实验架，所述相似模拟实验架包括底座(1)、侧密封板(21)和固定安装在所述底座(1)上的立柱(2)，所述侧密封板(21)的两端分别与所述立柱(2)可拆卸连接，前后两组所述侧密封板(21)以及左右两侧立柱之间形成相似模拟空间；所述横向分级施压支撑板(4)位于所述相似模拟空间内且前后纵向端面分别与前后两个所述侧密封板(21)内壁密封接触，所述横向分级弹簧施压机构安装在所述立柱(2)上并与所述横向分级施压支撑板(4)驱动连接。2.根据权利要求1所述的相似模拟实验架水平分级加载装置，其特征在于，所述横向分级弹簧施压机构包括压缩弹簧(7)、第一驱动杆(5)和弹簧释能机构，所述第一驱动杆(5)的一端与所述横向分级施压支撑板(4)固定连接，所述第一驱动杆(5)的另一端穿过所述立柱(2)上的第一导向孔(9)并伸出到所述立柱(2)外侧与顶板(48)固定连接；所述压缩弹簧(7)的一端抵顶在所述横向分级施压支撑板(4)上，所述压缩弹簧(7)的另一端抵顶在所述立柱(2)上；所述弹簧释能机构安装在所述立柱(2)与所述顶板(48)之间，在所述压缩弹簧(7)蓄能的时候：所述弹簧释能机构保持所述顶板(48)与所述立柱(2)的相对距离不变。3.根据权利要求2所述的相似模拟实验架水平分级加载装置，其特征在于，所述弹簧释能机构包括纵向定位杆(8)和横向伸缩杆，所述横向伸缩杆的一端与所述立柱(2)可拆卸连接，所述横向伸缩杆的另一端与所述纵向定位杆(8)活动连接；所述纵向定位杆(8)穿过所述顶板(48)背面定位块上的第一定位孔(10)。4.根据权利要求3所述的相似模拟实验架水平分级加载装置，其特征在于，所述横向伸缩杆包括伸缩管(12)和第一伸缩杆(15)，所述纵向定位杆(8)与所述伸缩管(12)通过销轴(11)活动连接，所述第一伸缩杆(15)一端穿设在所述伸缩管(12)内，所述伸缩管(12)表面开设有第一通孔(13)，所述第一伸缩杆(15)表面开设有第二通孔(16)，所述第一伸缩杆(15)内壁固定连接有第一弹簧(18)，所述第一弹簧(18)内穿设有第二伸缩杆(19)，所述第二伸缩杆(19)一端固定连接在所述第一伸缩杆(15)内壁，所述第一弹簧(18)另一端固定连接有连接块(17)，所述第二伸缩杆(19)另一端固定连接在所述连接块(17)表面，所述连接块(17)表面固定连接有按块(14)，所述按块(14)穿设在所述第一通孔(13)和所述第二通孔(16)内，所述第一通孔(13)共有两个，所述立柱(2)侧面固定连接有限位管(20)，所述第一伸缩杆(15)另一端穿设在所述限位管(20)内。5.根据权利要求2所述的相似模拟实验架水平分级加载装置，其特征在于，所述横向分级弹簧施压机构还包括拉伸弹簧(6)，所述拉伸弹簧...
【专利技术属性】
技术研发人员：易四海，徐斌，晏涛，景胜强，朱伊翔，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：发明
国别省市：
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