[發明專利]一種明渠實驗水槽生成均勻流的自動調節裝置及調節方法

有效

• 申請號: 201410100151.4
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN104090588B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 房世龍;吳麗華;吉順莉;倪飛;施小飛;趙蘇政;鄭紅娟;朱亮;周春煦
• 申請（專利權）人: 南通航運職業技術學院
• 主分類號: G05D9/12
• 分類號: G05D9/12
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙)11316
• 代理人: 滑春生

1.一種明渠實驗水槽生成均勻流的自動調節裝置，它包括自動水位儀(1)、計算機(2)、交流電機(3)、固定鉸支座(4)、蝸桿(5)、蝸輪(6)、傳動軸(7)、二級蝸桿(8)、二級蝸輪(9)、絲桿(10)、絲桿導軌(11)，其特征在于，所述的自動水位儀(1)與計算機(2)相連，計算機(2)與交流電機(3)相連，交流電機(3)與蝸桿(5)剛性連接，蝸桿(5)與蝸輪(6)連接，蝸輪(6)與傳動軸(7)、傳動軸(7)與二級蝸桿(8)剛性連接，二級蝸桿(8)與二級蝸輪(9)連接、二級蝸輪(9)與絲桿(10)連接，絲桿(10)固定在水槽上，絲桿導軌(11)固定在地面基座上，固定鉸支座(4)支撐于水槽中間位置處，基于上述連接，交流電機(3)與絲桿(10)實現了傳動連接，從而計算機(2)控制交流電機(3)轉動帶動水槽上、下游支撐端鉛直升降，實現了明渠水槽底坡的自動調節變化。

2.根據權利要求1所述的一種明渠實驗水槽生成均勻流的自動調節裝置，其特征在于，所述自動調節裝置的自動調節方法，包括以下步驟：

2.1自動調節明渠實驗水槽底坡生成均勻流時，水槽實驗段進出口處布置的二個自動水位儀(1)按設定的測量頻率自動獲取水位數據到計算機(2)，計算機(2)根據每組水位數據計算水面坡度，如果水面坡度與明渠水槽初始底坡的差值為零，恒定均勻流已生成，否則計算機(2)將根據每組差值指示交流電機(3)正轉或反轉帶動蝸桿(5)轉動，蝸桿(5)將動力傳遞給蝸輪(6)，蝸輪(6)與傳動軸(7)、傳動軸(7)與二級蝸桿(8)剛性連接，蝸輪(6)通過剛性連接帶動二級蝸桿(8)轉動，二級蝸桿(8)將動力傳遞給二級蝸輪(9)，二級蝸輪(9)帶動絲桿(10)沿著固定在地面基座上的絲桿導軌(11)上下移動，明渠水槽中部用固定鉸支座(4)支撐，固定在水槽上、下游支撐端上的絲桿(10)能夠拖動明渠水槽上、下游支撐端在鉛直方向同步升降，從而實現了明渠水槽底坡的反復調節；利用標定實驗獲取交流電機(3)轉動引起的水槽底坡變化量Δi_f、水槽初始底坡i_f及水面坡度i_w等參量的關系，該關系如下：Δi_f=i_w-i_f ；

2.2根據上式計算出從初始底坡調整達到與水面坡度相等時的底坡變化量，通過標定實驗獲取交流電機(3)轉動引起的水槽底坡變化量、水槽初始底坡及水面坡度三者之間的關系，并將交流電機(3)轉動引起的水槽底坡變化量轉換成交流電機(3)旋轉角度，從而實現自動水位儀(1)自動獲取數據調節交流電機(3)轉動角度生成恒定均勻流。

3.根據權利要求2所述的一種明渠實驗水槽生成均勻流的自動調節裝置，其特征在于，利用下式將水槽底坡變化量轉換成交流電機旋轉角度；

其中，ΔL_v為上、下游支撐端處絲桿升、降高程差，L_h為固定鉸支座與上游或下游支撐端之間距離，H₁為水槽實驗段進口水位值，H₂為水槽實驗段出口水位值，L為上、下游水位儀之間距離，Δα_d為交流電機轉動角度，z₁為蝸桿頭數，z₂為蝸輪齒數，z₃為絲桿頭數，p為絲桿螺距。