專利名稱：一種演示沙土液化模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種演示沙土液化模擬裝置。
背景技術(shù)：
地震可引發(fā)多種災(zāi)害地震火災(zāi)、山體滑坡、沙土液化、有害物質(zhì)泄漏和污染、瘟疫等。在強(qiáng)烈地震作用下，處于地下水位以下的砂土，其性質(zhì)可能發(fā)生明顯的變化，致使它的表現(xiàn)具有類似液體的特證，這種現(xiàn)象人們稱之為砂土液化災(zāi)害現(xiàn)象。砂土液化災(zāi)害直接影響我國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)的迅速發(fā)展，是我們進(jìn)行地震安全性評(píng)價(jià)、抗震設(shè)防、震害預(yù)測(cè)等工作的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。從唐山地震，大阪地震，臺(tái)灣花蓮地震，土耳其地震等近幾十年來(lái)所發(fā)生的災(zāi)害性地震來(lái)看，砂土液化給人類帶來(lái)極為廣泛的災(zāi)害。一、砂土液化的宏觀現(xiàn)象I、噴砂冒水，這是砂土液化最明顯的宏觀標(biāo)志，它和受壓的液體一樣，液化砂土在上部土層的壓力下，會(huì)從覆蓋薄弱的地方冒出地面，噴砂冒水嚴(yán)重的地方，大片農(nóng)田和莊稼被淹埋，渠道，水井被淤。2、岸堤滑塌，河遭和公路，鐵路的邊溝覆蓋層比較薄弱，這里的砂層更易發(fā)生液化，由于有臨空面存在，往往造成河崇，堤坎，路床產(chǎn)生沉陷，裂縫和滑塌，并使橋梁或其它設(shè)施產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。3、地面開(kāi)裂下沉，液化的砂土往往從地裂縫噴到地面上來(lái)，另一方面，砂土液化也往往會(huì)加劇地面開(kāi)裂，并且液化的砂層在重新沉積之加劇上部結(jié)構(gòu)破壞。二、砂土液化的地質(zhì)背景砂土液化發(fā)生在地下，是和一定的地質(zhì)條件緊密聯(lián)系在一起的，在一定的地震作用和地質(zhì)背景下，能否發(fā)生液化，規(guī)模大小，震害輕重，都和土的類型，狀態(tài)有密切關(guān)系。大量事例證明，噴砂冒水嚴(yán)重的地區(qū)，地下水位一般都比較淺，很少超過(guò)3米。根據(jù)有關(guān)資料，地下水位深度為3 — 4米時(shí)，噴砂冒水現(xiàn)象就很少了，地下水位超過(guò)5米時(shí)，未見(jiàn)到噴砂冒水事例。所以，似乎不妨把液化最大的地下水位深度定為5米。當(dāng)然在同樣條件下，飽和，松散，潔凈，均勻的粉細(xì)砂最容易液化。在考慮砂土液化問(wèn)題時(shí)，先要明確烈度，然后根據(jù)場(chǎng)地的勘察資料，明確在可能發(fā)生液化的深度范圍內(nèi)是否存在可液化的土型(由粗沙到輕亞粘土)。如果存在這種土型，就要根據(jù)試驗(yàn)資料檢查這種土的分類指標(biāo)是否在上述限界值范圍之內(nèi)，最后還要研究這層土和地下水的埋藏條件，如果土層和地下水位的埋深都在上述的范圍之內(nèi)，這就意味著給定的場(chǎng)地存在砂土液化問(wèn)題。只要公眾掌握一定的防災(zāi)抗災(zāi)救災(zāi)知識(shí)，對(duì)于挽救生命和減輕財(cái)產(chǎn)損失都有積極的意義。但目前還沒(méi)有一種專用于演示模擬沙土液化的裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種演示沙土液化模擬裝置，通過(guò)演示不同等級(jí)地震作用下引發(fā)砂土液化導(dǎo)致建筑物下陷、傾倒災(zāi)害現(xiàn)象，使人們了解沙土液、化災(zāi)害發(fā)生時(shí)地表建筑物下陷、傾倒的災(zāi)害現(xiàn)象，進(jìn)而提高人們防災(zāi)減災(zāi)的意識(shí)。本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案一種演示沙土液化模擬裝置，建筑物位于裝有沙水混合物的沙盒上，沙盒下面安裝晃動(dòng)裝置，所述晃動(dòng)裝置包括步進(jìn)電機(jī)、偏心軸組件、擺桿組件、導(dǎo)向組件、滑動(dòng)組件、電路組合元件裝置，其中步進(jìn)電機(jī)安裝在晃動(dòng)裝置的底板上，步進(jìn)輪安裝在步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上，步進(jìn)輪與步進(jìn)電機(jī)通過(guò)步進(jìn)傳動(dòng)帶連接；偏心軸組件包括偏心軸、步進(jìn)輪、偏心套,偏心軸同心輸出軸端通過(guò)步進(jìn)傳動(dòng)帶與步進(jìn)輪連接；偏心軸的偏心輸出軸端安裝軸承，并與偏心套配合安裝，所述偏心套固定在中板上，用于將傳動(dòng)帶輸入到偏心軸的動(dòng)力依次傳遞到偏心套、中板； 擺桿組件由鉸鏈、擺桿、連桿、彈簧、連桿座組成，鉸鏈與頂板固定，擺桿一端與鉸鏈通過(guò)鉸銷配，另一端與帶有彈簧的連桿銷配，所述帶有彈簧的連桿固定在連桿座上，連桿座固定在底板上，用于實(shí)現(xiàn)頂板隨擺桿移動(dòng)；導(dǎo)向組件由導(dǎo)向軸、導(dǎo)向座、導(dǎo)向套組成，導(dǎo)向套安裝在中板上，導(dǎo)向軸一端固定在導(dǎo)向座，另一端在導(dǎo)向套內(nèi)滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)頂板、中板的上下移動(dòng)；滑動(dòng)組件由直線導(dǎo)軌座、直線導(dǎo)軌、軸承滑塊組成，直線導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌座上，所述導(dǎo)軌座安裝在底板上；在與直線導(dǎo)軌相對(duì)位置的中板面上固定安裝軸承滑塊，用于實(shí)現(xiàn)中板和底板的左右移動(dòng)；所述電路組合元件裝置由直流電源、觸摸屏單片機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器組成。采用上述技術(shù)方案，直流電源向步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、觸摸屏單片機(jī)供電，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器向步進(jìn)電機(jī)供電及傳輸脈沖信號(hào)。觸摸屏單片機(jī)可以設(shè)定不同頻率的脈沖信號(hào)，對(duì)電感式傳感器和步進(jìn)電機(jī)發(fā)出脈沖指令，完成不同頻率下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。綜上所述，本實(shí)用新型的有益效果是由于通過(guò)電路組合元件輸出不同頻率脈沖信號(hào)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)偏心軸偏心套機(jī)構(gòu)和擺桿組件，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)左右、上下復(fù)合運(yùn)動(dòng)，再由電感式傳感器接收脈沖信號(hào)完成機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng),形成一定可控頻率振動(dòng),從而模擬不同等級(jí)地震時(shí)地面物下陷傾倒發(fā)生全過(guò)程。宣傳沙土液化的危害及應(yīng)急避災(zāi)常識(shí)，提高人們防災(zāi)減災(zāi)的意識(shí)。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是晃動(dòng)裝置的示意圖。圖中，I、步進(jìn)電機(jī)，2、偏心軸組件，3、偏心套，4、擺桿組件，5、導(dǎo)向組件，6、頂板，
7、中板，8、底板，9、電感式傳感器，10、滑動(dòng)組件，11、電路組合元件裝置，12 建筑物，13沙盒，14沙水混合物。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明通過(guò)電路組合元件裝置11中的觸摸屏設(shè)置驅(qū)動(dòng)頻率，向步進(jìn)電機(jī)I和電感式傳感器9發(fā)出脈沖信號(hào)指令，步進(jìn)電機(jī)I接收到脈沖信號(hào)按照設(shè)置的頻率驅(qū)動(dòng)偏心軸組件2，偏心軸再驅(qū)動(dòng)偏心套3帶動(dòng)中板7，頂板6相對(duì)與底板8沿著滑動(dòng)組件10左右移動(dòng)，在移動(dòng)的過(guò)程中擺桿相對(duì)與頂板6形成一定角度的左右擺動(dòng)，由于導(dǎo)向組件5的作用，驅(qū)使頂板6不能相對(duì)與中板7左右移動(dòng)，只能相對(duì)于中板7上下移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了頂板6相對(duì)底板8左右移動(dòng)和上下移動(dòng)；此時(shí)固定在頂板6上的建筑物12也隨之振動(dòng)，隨著沙盒13內(nèi)的水沙混合物14就會(huì)發(fā)生分離，建筑物12也會(huì)隨著沙的沉淀而下陷傾倒；為保證機(jī)構(gòu)連續(xù)有效地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在底板8上裝有電感式傳感器9，正常工作狀態(tài)下每次往復(fù)運(yùn)動(dòng)都被電感式傳感器9檢測(cè)到，當(dāng)機(jī)構(gòu)失效或異常時(shí)，利用單片機(jī)中斷設(shè)定循回檢測(cè)；若在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)不到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置，系統(tǒng)判定為故障或停機(jī)，反之正常運(yùn)轉(zhuǎn)。該裝置可以設(shè)定不同頻率模擬不同等級(jí)下地震時(shí)地表物質(zhì)下陷傾倒現(xiàn)象及發(fā)生過(guò)程。權(quán)利要求1. 一種演示沙土液化模擬裝置，建筑物(12)位于裝有沙水混合物(14)的沙 盒(13)上，沙盒(13)下面安裝晃動(dòng)裝置，其特征在于所述晃動(dòng)裝置包括步進(jìn)電機(jī)(I)、偏心軸組件(2)、擺桿組件(4)、導(dǎo)向組件(5)、滑動(dòng)組件(10)、電路組合元件裝置(11)，其中 所述步進(jìn)電機(jī)(I)安裝在晃動(dòng)裝置的底板(8)上，步進(jìn)輪安裝在步進(jìn)電機(jī)(I)的輸出軸上，所述步進(jìn)輪與步進(jìn)電機(jī)通過(guò)步進(jìn)傳動(dòng)帶連接； 所述偏心軸組件(2 )包括偏心軸、步進(jìn)輪、偏心套(3 )，偏心軸同心輸出軸端通過(guò)步進(jìn)傳動(dòng)帶與步進(jìn)輪連接；偏心軸的偏心輸出軸端安裝軸承，并與偏心套(3)配合安裝，所述偏心套(3)固定在中板(7)上，用于將傳動(dòng)帶輸入到偏心軸的動(dòng)力依次傳遞到偏心套(3)、中板⑴； 所述擺桿組件(4)由鉸鏈、擺桿、連桿、彈簧、連桿座組成，鉸鏈與頂板￠)固定，擺桿一端與所述鉸鏈通過(guò)鉸銷配，另一端與帶有彈簧的連桿銷配，所述帶有彈簧的連桿固定在連桿座上，連桿座固定在底板(8)上，用于實(shí)現(xiàn)頂板隨擺桿移動(dòng)；· 所述導(dǎo)向組件(5)由導(dǎo)向軸、導(dǎo)向座、導(dǎo)向套組成，導(dǎo)向套安裝在中板(7)上，導(dǎo)向軸一端固定在導(dǎo)向座，另一端在導(dǎo)向套內(nèi)滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)頂板(6)、中板(7)的上下移動(dòng)； 所述滑動(dòng)組件(10)由直線導(dǎo)軌座、直線導(dǎo)軌、軸承滑塊組成，直線導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌座上，所述導(dǎo)軌座安裝在底板(8)上；與直線導(dǎo)軌相對(duì)位置的中板(7)面上固定安裝軸承滑塊，用于實(shí)現(xiàn)中板(7)和底板(8)的左右移動(dòng)； 所述電路組合元件裝置(11)由直流電源、觸摸屏單片機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種演示沙土液化模擬裝置,旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可模擬不同等級(jí)地震發(fā)生時(shí)沙土液化的模擬裝置，進(jìn)而宣傳沙土液化的危害及應(yīng)急避災(zāi)常識(shí)，提高人們防災(zāi)減災(zāi)的意識(shí)。其技術(shù)要點(diǎn)是，本模擬裝置包括建筑物(12)位于裝有沙水混合物(14)的沙盒(13)上，沙盒(13)下面安裝晃動(dòng)裝置，其中晃動(dòng)裝置包括步進(jìn)電機(jī)(1)、偏心軸組件(2)、擺桿組件(4)、導(dǎo)向組件(5)、滑動(dòng)組件(10)、電路組合元件裝置(11)。所述電路組合元件裝置(11)由直流電源、觸摸屏單片機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器組成。
文檔編號(hào)G09B23/40GK202523296SQ20122016142
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者安東 申請(qǐng)人:安徽弘煒機(jī)電科技有限責(zé)任公司