一种河工模型试验的推移质加沙方法及装置

技术领域

本发明涉及河工模型试验技术领域，具体是一种河工模型试验的推移质加沙方法及装置。

背景技术

在水利工程建设中，河道中的推移质运动具有重要的影响，如航道整治、引水口防沙、电站机组磨损等均与推移质的运动密切相关，因此推移质的运动规律和对工程的影响是重要的研究内容，在河工模型试验中，需要将推移质泥沙按模型相似比尺换算的输沙率过程加入到模型中，通常会采用皮带输送机作为试验的推移质加沙装置。

但是，传统的皮带输送机在进行运送推移质泥沙的过程中，不能根据需要调控输送皮带的使用高度，进而使得使用起来具有一定的局限性，另外在实验的过程中，不能对皮带输送机上粘附的泥沙进行有效清理，使得在运送下一沙样时，容易使得下一沙样被污染，进而影响实验的精准性。

CN205636630U公开了一种河工模型试验系统，包括试验室、总控制器、模拟水压装置和模拟水流装置；模拟水压装置包括气泵，气泵通过气管与试验室连接；模拟水流装置包括水泵，水泵通过水管与试验室连接；试验室为一密闭的箱室，试验室内铺设有河道模型，河道模型沿左右方向水平设置，河道模型左侧上表面设有推移质加沙装置；推移质加沙装置包括加沙容器、混合砂砾机构、支撑架和自动输沙机构；加沙容器、混合砂砾机构和自动输沙机构自上而下依次设置在支撑架上。该实用新型自动化程度高、对复杂试验条件适应能力强、能够模拟不同河段压力河流条件。但是该技术中的推移质加沙装置并不能解决上述问题。

为此，我们提出一种河工模型试验的推移质加沙方法及装置来解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种河工模型试验的推移质加沙方法及装置，目的在于至少解决一个背景技术提及的现有技术涉及的问题。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种河工模型试验的推移质加沙方法，使用河工模型试验的推移质加沙装置进行加沙，包括如下步骤：

S1：旋转底座沙样上的转把沙样，转把沙样带动蜗杆沙样转动，蜗杆沙样带动两个蜗轮沙样转动，两个蜗轮沙样分别带动一丝杠沙样转动，两丝杠沙样同步各在一个滑座沙样中带动一个支撑座沙样升降，两个支撑座沙样顶部的皮带轮沙样带动套设其上的皮带沙样升降；

S2：将沙样铺设于皮带沙样上，启动驱动机构沙样经皮带轮沙样带动皮带7运动，并将铺好的沙样输送至河道模型中，记为第一沙样并记录所需实验数据；

S3：第一沙样输送至河道模型完毕，皮带沙样下方的刮板沙样将皮带沙样上残留的沙样刮下，刮下的沙样掉入收料斗沙样中；

S4：重复S2中铺设沙样的操作，并依次获取第二、第三……沙样的对应实验数据；

S5：实验数据收集结束，停止驱动机构8，清理收料斗14。

一种河工模型试验的推移质加沙装置，包括底座沙样，底座沙样上固定设置有两个滑座沙样，滑座沙样中均滑动连接有支撑座沙样，支撑座沙样顶端从滑座沙样中伸出并转动连接皮带轮沙样，两个皮带轮沙样通过皮带沙样连接，其中一个皮带轮沙样连接驱动机构沙样；底座沙样中设有联控机构沙样，联控机构沙样包括开设于底座沙样中的联控腔沙样，联控腔沙样中设有横向转动设置于底座沙样上的蜗杆沙样，蜗杆沙样的一端从底座沙样中伸出并连接转把沙样；所述滑座沙样中竖向转动安装有丝杠沙样，丝杠沙样的上部与对应的支撑座沙样螺纹连接，底部伸入底座沙样中并于联控腔沙样中固定套接有蜗轮沙样，蜗轮沙样与蜗杆沙样啮合；皮带沙样的底部抵接有刮板沙样，刮板沙样的下方设有收料斗沙样。

前述的河工模型试验的推移质加沙装置中，所述驱动机构沙样包括驱动盒沙样,驱动盒沙样外部固定有驱动电机沙样，驱动电机沙样的输出端伸入驱动盒沙样中和锥齿轮组沙样连接，锥齿轮组沙样啮合连接皮带轮沙样的传动轴上的齿轮；驱动盒沙样固定于一个支撑座沙样上。

前述的河工模型试验的推移质加沙装置，所述刮板沙样浮动设于内部为空腔设置的L形导座沙样的竖向端中，L形导座沙样的横向端连接支撑座沙样；空腔中设有升降控制机构沙样，升降控制机构沙样包括固定设置于横向端的电推杆沙样，电推杆沙样的推杆连接活塞板沙样；L形导座沙样的拐角处，活塞板沙样和刮板沙样的底部之间填充满冷却液沙样。

前述的河工模型试验的推移质加沙装置中，所述L形导座沙样上设置有降温机构沙样，降温机构沙样由多个伸入L形导座沙样中与冷却液沙样接触的半导体制冷棒沙样组成。

前述的河工模型试验的推移质加沙装置中，所述驱动机构沙样中设置有供电机构沙样，供电机构沙样包括固定设置于驱动电机沙样的输出端上的凹形永磁块沙样，凹形永磁块沙样两端磁极之间设有线圈沙样，线圈沙样通过支撑块沙样与驱动盒沙样内壁固接；线圈沙样和半导体制冷棒沙样串联。

前述的河工模型试验的推移质加沙装置中，所述收料斗沙样通过两个液压缸沙样固定在底座沙样上；收料斗沙样的下端设有排料管沙样，排料管沙样上设有电磁阀沙样；收料斗沙样上安装有振动电机沙样。

有益效果

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过设置的联控机构可以控制两个丝杠同步转动，进而控制两个滑座同步升降，进而控制皮带进行使用高度的调节；

2、本发明通过设置的刮板，可以配合皮带的输送，自动对皮带输送后粘附的泥沙进行刮除清理；

3、本发明通过设置的升降控制机构可以控制刮板进行升降，便于使用者控制刮板与皮带间的抵紧力度，使得刮板更好的刮除皮带上的泥沙；

4、本发明通过设置的降温机构，可以配合升降控制机构中的冷却液为刮板进行降温，避免刮板在长时间与皮带摩擦的过程中发热过剧，影响刮板和皮带的使用寿命；

5、本发明通过设置的供电机构，可以将驱动机构产生的机械能转换为电能，为降温机构进行供电，避免了降温机构外接电源的繁琐。

综上所述：通过本发明的设计，可以根据需要调控皮带的使用高度，且在进行推移质加沙实验中，可以自动对皮带输送后粘附的泥沙进行刮除清理，刮除清理的刮板可自动降温，避免刮板与皮带间摩擦发热过剧，影响刮板和皮带的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是河工模型试验的推移质加沙装置的正视结构示意图(包括部分透视)；

图2是正视方向驱动机构的内部结构示意图；

图3是正视方向L形导座和刮板相互配合内部结构示意图；

图4是液压缸及其连接结构示意图。

附图标记：1-底座、2-滑座、3-支撑座、4-丝杠、5-联控机构、51-联控腔、52-蜗杆、53-蜗轮、6-皮带轮、7-皮带、8-驱动机构、81-驱动盒、82-驱动电机、83-锥齿轮组、9-L形导座、10-刮板、11-升降控制机构、111-电推杆、112-活塞板、113-冷却液、12-降温机构、121-半导体制冷棒、13-供电机构、131-凹形永磁块、132-线圈、14-收料斗、15-转把、16-液压缸、17-排料管、18-电磁阀、19-振动电机、20-支撑块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例。一种河工模型试验的推移质加沙装置，如图1-4所示，包括底座1，底座1上固定设置有两个滑座2，且两个滑座2上均滑动连接有支撑座3，两个滑座2中均转动连接有丝杠4，且丝杠4与对应的支撑座3螺纹连接，底座1上设置有与两个丝杠4相配合的联控机构5，联控机构5由联控腔51、蜗杆52和两个蜗轮53组成，联控腔51开设于底座1上，且两个丝杠4的下端均延伸至联控腔51中并与对应的蜗轮53固定套接，蜗杆52转动设置于联控腔51中，且蜗杆52与两个蜗轮53相啮合，通过设置的蜗杆52和两个蜗轮53的传动配合，便于工作人员操控两个丝杠4同步转动；

蜗杆52的一端贯穿联控腔51并固定连接有转把15，蜗杆52的展开螺旋角小于蜗杆52和蜗轮53间的摩擦角，转把15的设置，方便工作人员操控蜗杆52转动，蜗杆52的展开螺旋角设计，可以实现蜗杆52和蜗轮53间的自锁，以避免人工锁定的繁琐。

两个支撑座3上均转动设置有皮带轮6，且两个皮带轮6之间通过皮带7传动连接，其中一个支撑座3上设置有与对应皮带轮6相配合的驱动机构8，驱动机构8由驱动盒81、驱动电机82和锥齿轮组83组成，驱动盒81固定设置于其中一个支撑座3上，且驱动电机82固定设置于驱动盒81上，驱动电机82的输出端延伸至驱动盒81中并通过锥齿轮组83与对应皮带轮6的传动轴传动连接，通过设置的锥齿轮组83的传动配合，便于驱动电机82控制皮带轮6转动，同时锥齿轮组83可以起到降速的目的，避免皮带7运动过快。

其中一个支撑座3上固定设置有L形导座9，且L形导座9上滑动设置有与皮带7相配合的刮板10，L形导座9上设置有与刮板10相配合的升降控制机构11，升降控制机构11由电推杆111、活塞板112和冷却液113组成，电推杆111固定设置于L形导座9中，且活塞板112与电推杆111的输出端固定连接，活塞板112与L形导座9的内腔滑动连接，且冷却液113注入于活塞板112与刮板10之间，通过设置的电推杆111可以控制活塞板112移动，控制活塞板112对冷却液113的压力，进而控制冷却液113对刮板10的挤压力度，实现刮板10的升降调控。

L形导座9上设置有与刮板10相配合的降温机构12，且驱动机构8中设置有与降温机构12相配合的供电机构13，降温机构12由多个半导体制冷棒121组成，各个半导体制冷棒121均固定设置于L形导座9上，且半导体制冷棒121的制冷端延伸至L形导座9的内腔中并与冷却液113接触，通过设置的半导体制冷棒121可以对冷却液113进行制冷，进而加快刮板10的降温，供电机构13由凹形永磁块131和线圈132组成，凹形永磁块131固定设置于驱动电机82的输出端上，线圈132通过支撑块20与驱动盒81固定连接，且线圈132位于凹形永磁块131两端磁极之间，线圈132与各个半导体制冷棒121串联，通过设置的凹形永磁块131可以配合驱动电机82的输出端同步转动，使得线圈132不断切割磁感线产生电流，为半导体制冷棒121进行供电，避免了半导体制冷棒121外接电源的繁琐。

底座1上固定设置有与刮板10相配合的收料斗14，底座1上固定设置有两个液压缸16，且两个液压缸16的输出端均与收料斗14固定连接，液压缸16的设置，便于使用者控制收料斗14的使用高度，收料斗14上的下端固定连通有排料管17，且排料管17上设置有电磁阀18，收料斗14上安装有振动电机19，排料管17的设置，方便工作人员后期排出收料斗14中收集的泥沙，电磁阀18的设置，方便工作人员启闭排料管17，振动电机19的设置，可以在收料斗14排料的过程中，使得收料斗14产生振动，以加快收料斗14的排料。

使用上述河工模型试验的推移质加沙装置的加沙方法，包括如下步骤：

S1：旋转底座1上的转把15，转把15带动蜗杆52转动，蜗杆52带动两个蜗轮53转动，两个蜗轮53分别带动一丝杠4转动，两丝杠4同步各在一个滑座2中带动一个支撑座3升降，两个支撑座3顶部的皮带轮6带动套设其上的皮带7升降；

S2：将沙样铺设于皮带7上，启动驱动机构8经皮带轮6带动皮带7运动，并将铺好的沙样输送至河道模型中，记为第一沙样并记录所需实验数据；

S3：第一沙样输送至河道模型完毕，皮带7下方的刮板10将皮带7上残留的沙样刮下，刮下的沙样掉入收料斗14中；

S4：重复S2中铺设沙样的操作，并依次获取第二、第三……沙样的对应实验数据；

S5：实验数据收集结束，停止驱动机构8，清理收料斗14。

上述技术的操作原理：使用本装置时，首先转动转把15，转把15会带动蜗杆52转动，在两个蜗轮53的传动配合下，两个丝杠4会同步转动，使得两个滑座2同步升降，进而两个滑座2会带动皮带7同步升降，带皮带7升降至所需高度时，停止转动转把15，接着，控制电推杆111，使得电推杆111控制活塞板112移动挤压冷却液113，在冷却液113的液压作用下，刮板10会上升抵紧皮带7，随后，将需要输送的推移质泥沙放入皮带7上，接着，启动驱动电机82，驱动电机82会通过锥齿轮组83控制其中一个皮带轮6转动，在皮带7的传动配合下，两个皮带轮6会同步转动，同时皮带7会将推移质泥沙输送至模型河道中；皮带7在输送完成后，随着皮带7的继续运动，其上粘附的泥沙会被刮板10刮落，落入收料斗14中，实现皮带7的自动清理，以便于进行下一沙样的放入，驱动电机82的输出端在转动的过程中，会带动凹形永磁块131转动，使得线圈132不断切割凹形永磁块131上的磁感线产生电流，为半导体制冷棒121进行供电，半导体制冷棒121通电启动后，会对冷却液113进行制冷，以加快刮板10的降温，避免刮板10与皮带7摩擦发热过剧。

本发明涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现。上述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。