[发明专利]土工离心模拟技术试验演示与展示教学装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学演示装置，尤其是涉及一种土工离心模拟技术试验演示与展示教学装置。

背景技术

土工离心模拟试验技术是当前国内外岩土工程界竞相研究和采用的一项物理模拟技术，利用土工离心机产生的离心加速度可以将原型构筑物缩小n倍，研究构筑物的变形、应力等变化，其试验内容几乎已应用到岩土工程的所有领域。国际上已建成的土工离心机近百台，我国多家高校和科研单位也相继建成了十多台大中型土工离心机。随着离心模拟技术的日臻成熟，离心模拟技术不但成为岩土工程科学研究的重要手段，而且成为解决重大工程关键技术问题的有效工具。向工程界和职能部门介绍和推广离心模拟技术、向岩土专业学生和专业技术人员传授相关知识和技能、向青少年展示神奇的超重力和有趣的土力学现象，成为岩土教学工作的一项重要任务。由于大中型土工离心机投资大、技术要求高，绝大多数高校无法建设；试验规模大、运转时间长，作为大面积的教学和试验演示并不适合，因此开发同教学和试验演示要求相适应的教学装置成为现实需要。

目前，已有学者尝试将微型离心机应用于本科或研究生实验教学活动中，获得较好效果。所采用的装置或结构简单或利用其它设备改造而成，仅能满足专业教学需要，功能单一。尚无一种适合不同背景人员的，集展示、教学和实验于一体的成套装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土工离心模拟技术试验演示与展示教学装置。它能够介绍离心模拟技术和离心模拟试验基本原理，演示离心机运转过程中土体及构筑物破坏现象，为教师讲授岩土类专业知识提供了一种有效的手段，也为普及有关离心模拟知识和学术交流建立一个平台。

本发明采用的技术方案是：

本发明的离心机试验演示部分布置在整个展示台的右侧，计算机、显示屏、直流电源、控制面板以及操作室模型、电控柜模型、操作台模型布置在展示台的左侧；其中：

该离心机试验演示部分；包括转台、转臂、两个吊篮、直流电机、减速转向器，以及稀油站、供气站、仪器舱和高压油源的模型；离心机的转台固定在支撑隔板中央，转台上下中心部位安装轴承，主轴穿过转台中心，转臂置于转台上方，转臂中部与主轴用键锁定，转臂上方设置仪器舱，仪器舱和转臂能随主轴转动，两个吊篮与转臂两端分别通过吊篮转轴连接，两个微型摄像头分别装在转臂两端；主轴下端穿过支撑隔板与安装在下层的减速转向器的输出端连接，在主轴与减速转向器之间设置单向轴承，减速转向器的输入端与直流电机连接，离心机外部设置透明罩；直流电机由计算机或通过控制手动控制，在计算机显示屏设定离心机转动参数，并显示吊篮底板处离心加速度。 

所述的两个吊篮，其中一个吊篮设有试验演示模型，另一个吊篮设有与试验演示模型重量相等的平衡配重块。所述的试验演示模型为软土地基、堤埧边坡。

本发明具有的有益效果是：

（1）各离心试验中心在不同场合对自身设备介绍和展示。

（2）向非专业人士或学生展示该设备组成和原理。

（3）针对非专业人士或学生演示岩土体变形和破坏过程，直观了解土的基本特性。

（4）能够结合土力学和基础工程课程开展试验教学，通过学生的主动参与到达高效学习的效果。

（5）通过将控制计算机与外部显示设备连接，可以直接用于研究成果介绍、学生课堂教学等。综述所述，本装置功能齐全，简单直观，操作方便，能够满足岩土类试验演示与展示教学的要求。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是图1的中心局部放大图。

图3是图1的A向视图。

图4是图1的D向视图。

图5是图1的B-B剖视图。

图6是图1的C-C剖视图。

图中：1、计算机，2、展示台，3、电控柜模型，4、操作室模型，5、操作台模型，6、显示屏，7、吊篮，8、上支撑板，9、高强度透明罩，10、滑环，11、仪器舱模型，12、转臂，13、向心轴承，14、透明隔板，15、稀油站模型，16、主轴，17、单向轴承，18、减速转向器，19、向心推力轴承，20、直流电机，21、支撑隔板，22、展台框架，23、直流电源，24、转台，25、供气站模型，26、试验演示模型，27、微型摄像头，28、吊篮转轴，29、高压油源模型，30、转速显示器，31、控制面板。  

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。