专利名称：一种实现无级变速的底摩擦模拟实验平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实现无级变速的底摩擦模拟实验平台。
背景技术：
相似模拟实验是依据相似定律(几何相似、动力相似、运动相似)，应用相似模拟材料模拟不同岩土问题的物理模拟实验。底摩擦试验属于相似模拟的一种。底摩擦法是以摩擦力在摩擦方向上的分布与重力场相似的性质，利用模型和底面之间的摩擦力来模拟模型重力。从而实现在实验室模拟边坡、地下硐室等的稳定性、模型应力分布特点以及失稳特征等。但是现有的底摩擦实验仪器无法实时监测转速变化与显示以及实验过程中模型应力变化。
实用新型内容为解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、可靠、使用方便的底摩擦模拟实验平台。本实用新型的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，包括试验台框架、模型铺设框架、交流电机、变频器和应力信号监测计算机，所述试验台框架的顶部通过螺栓连接模型铺设框架，模型铺设框架的底部设有若干应力传感器，应力传感器通过线路连接数据采集卡，数据采集卡通过线路与所述应力信号监测计算机连接，模型铺设框架左右两侧的试验台框架上分别通过滚筒固定装置固定有滚筒，滚筒之间连接皮带，位于右侧滚筒的滚筒轴前端的下方设有固定在试验台框架底部的交流电机，交流电机前端的输出轴上以及位于右侧滚筒的滚筒轴上均设有传动导轮，传动导轮之间连接传动带，交流电机通过线路连接变频器，变频器连接电源线。本实用新型的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，所述试验台框架由上下两个框架通过固定螺栓固定构成，上下两个框架之间连接有若干加强筋板。本实用新型的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，所述变频器通过线路还连接转速控制器，转速控制器、变频器和交流电机之间串联连接。本实用新型的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，所述变频器通过螺栓固定在试验台框架的侧壁上。本实用新型的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，所述位于右侧的滚筒轴的一端设有转速显示器。与现有技术相比本实用新型的有益效果为本实用新型的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台在以交流电机驱动皮带转动中增加一个变频器，通过变频器可以实现交流电机和皮带转速的无级变速，从而均勻改变皮带与实验材料之间摩擦力；增加一个皮带转速显示器，在模型铺设底框上安装一组压力传感器，能够在模拟实验过程中通过调节摩擦力的大小模拟不同大小重力，摩擦力大小可以实现数字显示，并且通过传感器可以实时监测实验过程中模型应力变化；可实现边坡、地下硐室围岩变形及稳定性的实验室内相似模拟实验，是一种可靠、经济、简单的实验手段。
图1是本实用新型实施例所述的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台的主视图；图2是本实用新型实施例所述的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台的俯视图。图中1、试验台框架；2、模型铺设框架；3、交流电机；4、变频器；5、应力信号监测计算机；6、应力传感器；7、数据采集卡；8、滚筒固定装置；9、滚筒；10、皮带；11、滚筒轴；12、传动导轮；13、传动带；14、电源线；15、加强筋板；16、转速控制器；17、转速显示器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。如图1-3所示，一种实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，包括试验台框架1、模型铺设框架2、交流电机3、变频器4和应力信号监测计算机5，所述试验台框架1的顶部通过螺栓连接模型铺设框架2，模型铺设框架2的底部设有若干应力传感器6，应力传感器6通过线路连接数据采集卡7，数据采集卡7通过线路与所述应力信号监测计算机5连接，实现对模拟实验过程中应力信号的实时监测，模型铺设框架2左右两侧的试验台框架1上分别通过滚筒固定装置8固定有滚筒9，滚筒9之间连接皮带10，位于右侧滚筒9的滚筒轴11前端的下方设有固定在试验台框架1底部的交流电机3，交流电机3前端的输出轴上以及位于右侧滚筒9的滚筒轴11上均设有传动导轮12，传动导轮12之间连接传动带13，交流电机3通过线路连接变频器4，变频器4连接电源线14。本实用新型的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，所述试验台框架1由上下两个框架通过固定螺栓固定构成，上下两个框架之间连接有若干加强筋板15。本实用新型的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，所述变频器4通过线路还连接转速控制器16，转速控制器16、变频器4和交流电机3之间串联连接。本实用新型的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，所述变频器4通过螺栓固定在试验台框架1的侧壁上。本实用新型的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，所述位于右侧的滚筒轴11的一端设有转速显示器17，观测滚筒9的转速，控制摩擦阻力的大小。本实用新型的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台具体工作时，依据相似理论和边坡或矿井地质条件，用沙土、水泥、石膏和水等按照一定比例分别制备对应岩性的相似材料，然后将相似材料水平铺设在模型铺设框架2上，模型铺设过程中可以将应力传感器6铺埋设在要监测的关键部位，当相似材料模型经过一定时间后模拟边坡或硐室的形成。带模型满足开挖条件时，调整滚筒9的速度从而在皮带10和相似材料之间产生摩擦力，以此来模拟模型中的重力，并实施监测模型关键部位的应力变化、围岩变形和失稳特征、以此来研究边坡滑坡或井下硐室的破坏过程。本实用新型能够进行如下实验1)能够模拟不同高度、不同角度的边坡在重力作用下的应力分布规律、裂隙演化特征、预测边坡的滑移面和角度、和破坏形式；幻能够模拟地下硐室开挖后围岩的稳定性。[0021] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，包括试验台框架(1)、模型铺设框架O)、交流电机(3)、变频器(4)和应力信号监测计算机(5)，其特征在于所述试验台框架(1)的顶部通过螺栓连接模型铺设框架O)，模型铺设框架( 的底部设有若干应力传感器(6)，应力传感器(6)通过线路连接数据采集卡(7)，数据采集卡(7)通过线路与所述应力信号监测计算机(5)连接，模型铺设框架(2)左右两侧的试验台框架⑴上分别通过滚筒固定装置(8)固定有滚筒(9)，滚筒(9)之间连接皮带(10)，位于右侧滚筒(9)的滚筒轴(11)前端的下方设有固定在试验台框架(1)底部的交流电机(3)，交流电机C3)前端的输出轴上以及位于右侧滚筒(9)的滚筒轴(11)上均设有传动导轮(12)，传动导轮(1 之间连接传动带(13)，交流电机C3)通过线路连接变频器G)，变频器(4)连接电源线(14)。
2.根据权利要求1所述的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，其特征在于所述试验台框架(1)由上下两个框架通过固定螺栓固定构成，上下两个框架之间连接有若干加强筋板(15)。
3.根据权利要求1所述的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，其特征在于所述变频器(4)通过线路还连接转速控制器(16)，转速控制器(16)、变频器(4)和交流电机(3)之间串联连接。
4.根据权利要求3所述的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，其特征在于所述变频器(4)通过螺栓固定在试验台框架(1)的侧壁上。
5.根据权利要求1所述的实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，其特征在于所述位于右侧的滚筒轴(11)的一端设有转速显示器(17)。
专利摘要本实用新型涉及一种实现无级变速的底摩擦模拟实验平台，包括试验台框架、模型铺设框架、交流电机、变频器和应力信号监测计算机，所述试验台框架的顶部通过螺栓连接模型铺设框架，模型铺设框架左右两侧的试验台框架上分别通过滚筒固定装置固定有滚筒，位于右侧滚筒的滚筒轴前端的下方设有固定在试验台框架底部的交流电机，交流电机前端的输出轴上以及位于右侧滚筒的滚筒轴上均设有传动导轮，交流电机通过线路连接变频器。本实用新型的底摩擦模拟实验平台能够在模拟实验过程中通过调节摩擦力的大小模拟不同大小重力，并且通过传感器可以实时监测实验过程中模型应力变化；可实现边坡、地下硐室围岩变形及稳定性的实验室内相似模拟实验。
文档编号G01N19/00GK202305378SQ201120379778
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月8日 优先权日2011年10月8日
发明者吴仁伦, 杨胜利, 潘卫东, 王云鹏, 王家臣, 程志恒, 赵洪宝 申请人:中国矿业大学(北京)
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