本发明专利技术公开了一种控制土工离心模型试验水位升降装置及其控制方法，包括安装于吊篮内的模型箱和安装于装置固定支架内的排水液面调节管路装置，模型箱与排水液面调节管路装置连通，排水液面调节管路装置与步进电机传动装置连接；装置固定支架焊接在吊篮侧壁上，装置固定支架的底部安装有用于集中收集排水的废液箱；排水液面调节管路装置包括排水液面调节管和出水软管，排水液面调节管上对称安装有两个液面调节管固定夹。本发明专利技术模型箱内的水位高于排水液面调节管的内底面高程时，与模型箱连通的排水液面调节管路装置将溢出的水排放至废液箱，从而控制模型箱内水位高度；且通过步进电机传动装置的控制能够实现水位升降的高度和速度的有效控制。度和速度的有效控制。度和速度的有效控制。
【技术实现步骤摘要】
一种控制土工离心模型试验水位升降装置及其控制方法
[0001]本专利技术属于物料传输的
，具体涉及一种控制土工离心模型试验水位升降装置及其控制方法。
技术介绍
[0002]库岸边坡与其他自然边坡的不同之处在于长期受到库水位变动的影响，尤其是快速水位降落会诱发不稳定边坡的滑动失稳，因此库岸边坡的稳定性分析有必要考虑库水位变动的影响。国内外学者对此开展了大量的研究，包括理论分析、室内试验、现场监测和数值模拟等研究工作。而离心模型试验作为室内模型试验的重要手段，具有能够还原边坡真实应力场的优点，已在边坡的模型试验中得到了广泛的应用。目前已有一些模拟库区水位快速降落的边坡离心模型试验，但是采用的水位控制方式为简单、粗狂的排水阀放水，难以实现库区水位升降高度、速度的精准控制。因此，为了克服这一缺陷，研制了一种适用于离心模型试验的水位升降精准控制装置，为库岸边坡的离心模型试验提供更好的技术支持。
技术实现思路
[0003]针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种控制土工离心模型试验水位升降装置及其控制方法，解决了现有边坡离心模型试验难以实现水位升降高度、速度的精准控制的问题。
[0004]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一方面，本方案提供一种控制土工离心模型试验水位升降装置，其包括安装于吊篮内的模型箱和安装于装置固定支架内的排水液面调节管路装置，模型箱与排水液面调节管路装置连通，排水液面调节管路装置与步进电机传动装置连接；
[0006]装置固定支架焊接在吊篮侧壁上，装置固定支架的底部安装有用于集中收集排水的废液箱。
[0007]本专利技术模型箱内的水位高于排水液面调节管的内底面高程时，与模型箱连通的排水液面调节管路装置将溢出的水排放至废液箱，从而控制模型箱内水位高度；且通过步进电机传动装置的控制实现对水位升降的高度和速度的有效控制。
[0008]进一步地，排水液面调节管路装置包括排水液面调节管和出水软管，排水液面调节管上对称安装有两个液面调节管固定夹，排水液面调节管通过快换接头与出水软管连通；排水液面调节管的一端设置有堵头，排水液面调节管的另一端通过快换接头与排水软管连通。
[0009]通过4根出水软管与水平放置的排水液面调节管相连，形成U形连通器；排水液面调节管的一端封闭，另一端与排水软管相连，当模型箱内的水位高于排水液面调节管的内底面高程时，水将会自动溢流并沿排水软管排放至废液箱，从而实现模型箱内水位的高度调节。
[0010]进一步地，排水液面调节管通过液面调节管固定夹固定安装于提升锁定座安装板
上。
[0011]排水液面调节管通过液面调节管固定夹固定安装于提升锁定座安装板上，当步进电机作业时，带动滚珠丝杆旋转，进而带动提升锁定座安装板和排水液面调节管升降，实现水位升降的控制。
[0012]进一步地，步进电机传动装置包括支撑端轴承支撑座安装板，支撑端轴承支撑座安装板上安装有滚珠丝杆和位于滚珠丝杆两侧的若干根光轴导轨，滚珠丝杆和若干根光轴导轨均向上延伸、依次穿过提升锁定座安装板并固定于固定端轴承支撑座安装板上。
[0013]滚珠丝杆通过联轴器与步进电机相连，当步进电机转动作业时，带动滚珠丝杆旋转，进而带动提升锁定座安装板和排水液面调节管升降，从而实现水位升降的控制，并且通过对步进电机转速的控制能够实现水位升降速度的有效控制。
[0014]进一步地，固定端轴承支撑座安装板通过若干根螺栓与电机支撑座固定连接，电机支撑座上安装有步进电机；步进电机通过联轴器与滚珠丝杆转动连接；提升锁定座安装板上设置有防偏光轴，防偏光轴的顶端穿过固定端轴承支撑座安装板并竖直向上延伸；固定端轴承支撑座安装板和支撑端轴承支撑座安装板均通过螺栓与装置固定支架固定连接。
[0015]滚珠丝杆两侧分别安装有光轴导轨，光轴导轨穿过提升锁定座安装板，能够让提升锁定座安装板沿光轴导轨上下移动；防偏光轴固定在提升锁定座安装板上，用于防止提升锁定座安装板偏斜；防偏光轴的上端穿过固定端轴承支撑座安装板，用于避免整个装置倾斜。
[0016]进一步地，模型箱靠近废液箱的一侧上开设有若干个用于排水的快接出水口，快接出水口与出水软管连通；模型箱顶部开设有用于注入水的进水口。
[0017]模型箱侧面布设4个快接出水口，便于与出水软管相连接；设置4个出水口用于处理模型箱内部中所溢出的水，出水时水流均匀、流速均匀，避免水流不均匀对模型试验产生扰动。
[0018]进一步地，废液箱上相邻所述快接出水口所在面的两对立侧面上均焊接有废液箱固定支架，废液箱固定支架包括若干根竖向槽钢，若干根竖向槽钢通过若干根横向槽钢固定连接。
[0019]废液箱固定支架用于实现废液箱与装置固定支架的配合，将废液箱固定于吊篮的侧壁，实现整个装置的稳定。
[0020]进一步地，废液箱内设置有若干个用于增强废液箱的整体刚度的补强角钢，若干个补强角钢分别位于废液箱内的四个棱边。
[0021]废液箱由钢板焊制而成，内部四个角落分别焊接补强角钢，补强角钢用于增强废液箱的整体刚度。
[0022]另一方面，本方案还提供一种控制土工离心模型试验水位升降装置的控制方法，其包括水位排出控制方法和水位高度和速度控制方法；
[0023]水位排出控制方法，包括以下步骤：
[0024]S1、当进水口往模型箱内注入水后，注入模型箱内的水通过快接出水口流经出水软管；
[0025]S2、随着模型箱内注入水的高度升高，注入水通过出水软管进入排水液面调节管；
[0026]S3、当模型箱内的水位高于排水液面调节管的内底面高程时，水将会自动溢流并
沿排水软管排放至废液箱，实现对模型箱内水位的控制。
[0027]进一步地，水位高度和速度控制方法包括以下步骤：
[0028]控制步进电机的转速，控制土工离心试验模型箱内水位升降速度，计算公式如下：
[0029]v＝nS
[0030]其中，v为排水液面调节管的上升或下降速度，n为步进电机每秒的转速，S为滚珠丝杆的导程；
[0031]控制步进电机的转速和转动时间，控制土工离心试验模型箱内水位升降高度，计算公式如下：
[0032]H＝nSt
[0033]其中，H为模型箱内水位升降高度，t为步进电机的转动时间，n为步进电机每秒的转速，S为滚珠丝杆的导程。
[0034]本专利技术公开了一种控制土工离心模型试验水位升降装置，其有益效果为：
[0035]1、本专利技术在模型箱外部安装水平排水液面调节管，出水软管与模型箱相连形成U形连通器，模型箱内水体高出控制水位时将产生自由溢流，从而实现模型箱内水位的有效控制。
[0036]2、在模型箱侧面布设4个出水口，有利于模型箱内部出水水流均匀、流速均匀，避免不均匀的水流流动对模型试验产生扰动。
附图说明
[0037]图1为一种控制土工离心模型试验水位升降装置的结构示意图。
[0038本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种控制土工离心模型试验水位升降装置，其特征在于：包括安装于吊篮(1)内的模型箱(2)和安装于装置固定支架(6)内的排水液面调节管路装置，所述模型箱(2)与排水液面调节管路装置连通，所述排水液面调节管路装置与步进电机传动装置连接；所述装置固定支架(6)焊接在吊篮(1)侧壁上，所述装置固定支架(6)的底部安装有用于集中收集排水的废液箱(12)。2.根据权利要求1所述的控制土工离心模型试验水位升降装置，其特征在于：所述排水液面调节管路装置包括排水液面调节管(11)和出水软管(14)，所述排水液面调节管(11)上对称安装有两个液面调节管固定夹(21)，所述排水液面调节管(11)通过快换接头(16)与出水软管(14)连通；所述排水液面调节管(11)的一端设置有堵头(20)，所述排水液面调节管(11)的另一端通过快换接头(16)与排水软管(15)连通。3.根据权利要求2所述的控制土工离心模型试验水位升降装置，其特征在于：所述排水液面调节管(11)通过液面调节管固定夹(21)固定安装于提升锁定座安装板(9)上。4.根据权利要求1所述的控制土工离心模型试验水位升降装置，其特征在于：所述步进电机传动装置包括支撑端轴承支撑座安装板(10)，所述支撑端轴承支撑座安装板(10)上安装有滚珠丝杆(4)和位于滚珠丝杆(4)两侧的若干根光轴导轨(22)，所述滚珠丝杆(4)和若干根光轴导轨(22)均向上延伸、依次穿过提升锁定座安装板(9)并固定于固定端轴承支撑座安装板(8)上。5.根据权利要求4所述的控制土工离心模型试验水位升降装置，其特征在于：所述固定端轴承支撑座安装板(8)通过若干根螺栓与电机支撑座(7)固定连接，所述电机支撑座(7)上安装有步进电机(3)；所述步进电机(3)通过联轴器(17)与滚珠丝杆(4)转动连接；所述提升锁定座安装板(9)上设置有防偏光轴(5)，所述防偏光轴(5)的顶端穿过固定端轴承支撑座安装板(8)并竖直向上延伸；所述固定端轴承支撑座安装板(8)和支撑端轴承支撑座安装板(10)均通过螺栓与装置固定支架(6)固定连接。6.根据权利要求2所述的控制土工离心模型试验水位升降装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘怀忠，肖明砾，卓莉，梁万熙，谢红强，裴建良，何江达，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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