[發明專利]相似模擬實驗架水平分級加載裝置

有效

• 申請號: 202011237614.3
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112414847B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 易四海;徐斌;晏濤;景勝強;朱伊翔
• 申請（專利權）人: 華北科技學院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 北京冠榆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 朱亞琦

本發明公開相似模擬實驗架水平分級加載裝置，包括橫向分級施壓支撐板、橫向分級彈簧施壓機構和相似模擬實驗架，所述相似模擬實驗架包括底座、側密封板和固定安裝在所述底座上的立柱，所述側密封板的兩端分別與所述立柱可拆卸連接，所述橫向分級施壓支撐板位于所述相似模擬空間內且前后縱向端面分別與前后兩個所述側密封板內壁密封接觸。本發明在進行模擬實驗時，通過采用不同彈性系數的拉伸彈簧和壓縮彈簧，分級彈簧不同程度的帶動橫向分級施壓支撐板伸出，可實現不同的水平力加載，模擬不同的深部水平應力，尤其是可以模擬地質構造復雜的區域，更接近于真實效果，為現場煤層的開采提供正確的理論指導。

技術領域

本發明涉及相似模擬實驗架水平分級加載裝置。

背景技術

相似材料模擬試驗能夠直觀地顯現煤層開采后其頂底板巖層破壞發育過程,是采礦工程中研究覆巖運動規律的重要試驗方法?，F有的相似材料模擬試驗臺絕大多數都是二維的，試驗臺前后面為自由面沒有任何約束，試驗加載時，只是在試驗臺上部施加載荷，二維相似材料模擬試驗臺只能解決平面應變問題；現有的二維相似材料模擬試驗臺只是試驗臺周圍給予約束或水平方向施加同一載荷。現有的二維相似材料模擬試驗臺采用的是液壓缸，液壓缸分級難度大，如果同一個液壓站則液壓相等，就需要采用不同規格液壓缸才能實現分級，液壓缸不僅成本高，而且液壓系統占用空間大、不方便拆卸。

發明內容

為此，本發明的目的是采用不同彈性系數的彈簧實現對模型的水平力分級加載，彈簧降低了成本、方便拆卸以及占地空間小，可以以小成本來更真實的模擬礦井水平應力，尤其是較復雜地質構造存在的情況下的水平應力。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

相似模擬實驗架水平分級加載裝置，包括橫向分級施壓支撐板、橫向分級彈簧施壓機構和相似模擬實驗架，所述相似模擬實驗架包括底座、側密封板和固定安裝在所述底座上的立柱，所述側密封板的兩端分別與所述立柱可拆卸連接，前后兩組所述側密封板以及左右兩側立柱之間形成相似模擬空間；所述橫向分級施壓支撐板位于所述相似模擬空間內且前后縱向端面分別與前后兩個所述側密封板內壁密封接觸，所述橫向分級彈簧施壓機構安裝在所述立柱上并與所述橫向分級施壓支撐板驅動連接。

上述相似模擬實驗架水平分級加載裝置，所述橫向分級彈簧施壓機構包括壓縮彈簧、第一驅動桿和彈簧釋能機構，所述第一驅動桿的一端與所述橫向分級施壓支撐板固定連接，所述第一驅動桿的另一端穿過所述立柱上的第一導向孔并伸出到所述立柱外側與頂板固定連接；所述壓縮彈簧的一端抵頂在所述橫向分級施壓支撐板上，所述壓縮彈簧的另一端抵頂在所述立柱上；所述彈簧釋能機構安裝在所述立柱與所述頂板之間，在所述壓縮彈簧蓄能的時候：所述彈簧釋能機構保持所述頂板與所述立柱的相對距離不變。

上述相似模擬實驗架水平分級加載裝置，所述彈簧釋能機構包括縱向定位桿和橫向伸縮桿，所述橫向伸縮桿的一端與所述立柱可拆卸連接，所述橫向伸縮桿的另一端與所述縱向定位桿活動連接；所述縱向定位桿穿過所述頂板背面定位塊上的第一定位孔。

上述相似模擬實驗架水平分級加載裝置，所述橫向伸縮桿包括伸縮管和第一伸縮桿，所述縱向定位桿與所述伸縮管通過銷軸活動連接，所述第一伸縮桿一端穿設在所述伸縮管內，所述伸縮管表面開設有第一通孔，所述第一伸縮桿表面開設有第二通孔，所述第一伸縮桿內壁固定連接有第一彈簧，所述第一彈簧內穿設有第二伸縮桿，所述第二伸縮桿一端固定連接在所述第一伸縮桿內壁，所述第一彈簧另一端固定連接有連接塊，所述第二伸縮桿另一端固定連接在所述連接塊表面，所述連接塊表面固定連接有按塊，所述按塊穿設在所述第一通孔和所述第二通孔內，所述第一通孔共有兩個，所述立柱側面固定連接有限位管，所述第一伸縮桿另一端穿設在所述限位管內。

上述相似模擬實驗架水平分級加載裝置，所述橫向分級彈簧施壓機構還包括拉伸彈簧，所述拉伸彈簧的一端固定安裝在所述立柱上，所述立柱位于所述拉伸彈簧與所述壓縮彈簧之間，所述拉伸彈簧的另一端固定安裝在所述頂板上。