推移質試驗斷面自動加沙裝置及方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種推移質試驗斷面自動加沙裝置及方法，屬于水利工程領域。
【背景技術】
[0002]推移質是沿河床滑動、滾動及跳動前進的泥沙，由于其運動規律極其復雜，目前推移質起動流速計算及輸沙率理論仍不完善，主要還是采用試驗方法研究推移質運動。大江大河中，推移質是塑造河床形態的主要因素，與河床演變、河道整治、航道工程密切相關，因此，國內外開展了大量推移質試驗，研究推移質運動規律及其河床演變情況。目前推移質試驗中主要采用稱重及人工加沙方法，首先計算原型一定時間內推移質總量，再根據相似比尺，獲取模型試驗中推移質量，稱重后采用人工方法將沙加入水流中，加沙時需要選擇加沙斷面，人為根據試驗流速在斷面寬度方向調整加沙速率。該方法雖然保證了模型和原型加沙總量一致，但由于人工加沙在時間上不連續，無法保障試驗時間內加沙的均勻性，從而導致試驗結果與實際情況不符;另外，人工加沙自動化程度低，工作量大，因此，有必要開發一種推移質試驗斷面自動加沙裝置。本發明實現了推移質試驗加沙的自動化，保障了試驗中加沙的均勻性。
【發明內容】
[0003]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種推移質試驗斷面自動加沙裝置及方法，通過控制器控制出沙開關，自動完成加沙，保障了試驗工程加沙的均勻性。
[0004]技術方案:為實現上述目的，本發明的推移質試驗斷面自動加沙裝置，包括支架、滑動裝置和沙箱，所述支架上安裝有絲桿，絲桿上套有沿絲桿往復運動的滑動裝置，滑動裝置通過不銹鋼絲與沙箱連接，不銹鋼絲中部設有壓力傳感器，不銹鋼絲處于自然垂直狀態，沙箱頂部平面處于水平面，其包含進沙口和出沙口，出沙口設有出沙開關。
[0005]作為優選，所述滑動裝置通過螺紋與絲桿配合，在支架上設有一對與絲桿平行的導桿，滑動裝置設有通孔套在導桿上。
[0006]作為優選，所述壓力傳感器為兩個，沿沙箱中心線對稱布置，壓力傳感器與控制器相連，控制器控制電機帶動絲桿轉動。
[0007]作為優選，所述出沙開關為電磁鐵式吸合開關，出沙開關與控制器信號連接。
[0008]作為優選，所述沙箱下邊界為倒圓錐體形，倒圓錐體形的傾角Θ小于推移質泥沙水下休止角。
[0009]基于上述的推移質試驗自動加沙方法，包括以下步驟:
[0010](I)壓力傳感器測量沙箱重量，兩支壓力傳感器受力分別為F1O和F2Q，則沙箱初始重量To為:
[0011]To= (F10+F20)/g
[0012](2)將推移質泥沙經進沙口加入沙箱，加沙完畢兩支壓力傳感器受力分別為F11和F21，則沙箱中泥沙重量T1S:
[0013]Ti= (F11+F21)/g_(F1+F2o)/ g
[0014](3)控制器控制電機轉動帶動沙箱沿絲桿移動，實現斷面加沙，加沙過程中根據試驗流速、斷面長度調整絲桿運動速度，，同時控制出沙開關打開，泥沙流出；實時重復過程
(2)實時獲取沙箱泥沙新重量Tn，則推移質泥沙加沙量△ T為:
[0015]AT = T1-Tn
[0016](4)控制器對比目標加沙量與實際加沙量△ T，當實際加沙量等于目標加沙量時，控制器控制出沙開關閉合，停止加沙，完成加沙工作。
[0017]有益效果:本發明的推移質試驗斷面自動加沙裝置，通過絲桿帶動滑動裝置移動，自動完成斷面加沙，并根據流速大小、斷面長度，調整沿斷面運動速度，實現斷面連續加沙和均勻加沙；；控制器根據壓力傳感器檢測沙箱的重力變化，控制出沙開關的開閉，達到實現自動加沙的目的，自動化程度高。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的結構示意圖。
[0019]圖2為沙箱的傾角示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0021]如圖1所示，本發明的推移質試驗斷面自動加沙裝置，包括支架6、滑動裝置5和沙箱3，支架6上安裝有絲桿7，絲桿7上套有沿絲桿7往復運動的滑動裝置5，滑動裝置5通過不銹鋼絲與沙箱3連接，不銹鋼絲中部設有壓力傳感器4，不銹鋼絲處于自然垂直狀態，沙箱3頂部平面處于水平面，沙箱3包含進沙口 I和出沙口，出沙口設有出沙開關2。
[0022]在本發明中，滑動裝置5通過螺紋與絲桿7配合，在支架6上設有一對與絲桿7平行的導桿，滑動裝置5設有通孔套在導桿上。壓力傳感器4為兩個，兩個壓力傳感器4均與控制器9相連，控制器9控制電機8帶動絲桿7轉動。出沙開關2為電磁鐵式吸合開關，出沙開關2與控制器9信號連接，當加沙量達到要求時，控制器9控制出沙開關2閉合。
[0023]如圖2所示，沙箱3下邊界為倒圓錐體形，倒圓錐體形的傾角Θ小于推移質泥沙水下休止角。
[0024]基于上述的推移質試驗斷面自動加沙方法，包括以下步驟:
[0025](I)壓力傳感器4測量沙箱3重量，兩支壓力傳感器4受力分別為Fiq和F2q，則沙箱3初始重量To為:
[0026]To= (F1+F2o)/g
[0027](2)將推移質泥沙經進沙口 I加入沙箱3，加沙完畢兩支壓力傳感器4受力分別為F11和F21，則沙箱3中泥沙重量T1S:
[0028]Ti=(Fii+F2i)/g-(F1+F2o)/g
[0029](3)控制器9控制電機8轉動帶動沙箱3沿絲桿移動，實現斷面加沙，加沙過程中根據試驗流速、斷面長度調整絲桿運動速度，同時控制出沙開關2打開，泥沙流出；實時重復過程(2)實時獲取沙箱3泥沙新重量Tn，則推移質泥沙加沙量AT為:
[0030]AT = T1-Tn
[0031]其中η為2，3，4，5........η；
[0032](4)控制器9對比目標加沙量與實際加沙量A T，當實際加沙量等于目標加沙量時，控制器9控制出沙開關2閉合，停止加沙，完成加沙工作。
[0033]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.推移質試驗斷面自動加沙裝置，其特征在于:包括支架、滑動裝置和沙箱，所述支架上安裝有絲桿，絲桿上套有沿絲桿往復運動的滑動裝置，滑動裝置通過不銹鋼絲與沙箱連接，不銹鋼絲中部設有壓力傳感器，不銹鋼絲處于自然垂直狀態，沙箱頂部平面處于水平面，其包含進沙口和出沙口，出沙口設有出沙開關。2.根據權利要求1所述的推移質試驗斷面自動加沙裝置，其特征在于:所述滑動裝置通過螺紋與絲桿配合，在支架上設有一對與絲桿平行的導桿，滑動裝置設有通孔套在導桿上。3.根據權利要求2所述的推移質試驗斷面自動加沙裝置，其特征在于:所述壓力傳感器為兩個，沿沙箱中心線對稱布置，壓力傳感器與控制器相連，控制器控制電機帶動絲桿轉動。4.根據權利要求3所述的推移質試驗斷面自動加沙裝置，其特征在于:所述出沙開關為電磁鐵式吸合開關，出沙開關與控制器信號連接。5.根據權利要求1所述的推移質試驗斷面自動加沙裝置，其特征在于:所述沙箱下邊界為倒圓錐體形，倒圓錐體形的傾角Θ小于推移質泥沙水下休止角。6.基于權利要求4所述的推移質試驗斷面自動加沙裝置的加沙方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)壓力傳感器測量沙箱重量，兩支壓力傳感器受力分別為Fiq和F2q，則沙箱初始重量T0為:To= (F1+F2o)/g 其中g為重力加速度； (2)將推移質泥沙由進沙口加入沙箱，加沙完畢兩支壓力傳感器受力分別為F11和F21，則沙箱中泥沙重量!^為:Ti= (F11+F21)/ g_(F1+F2o)/g (3)控制器控制電機轉動帶動沙箱沿絲桿移動，實現斷面加沙，加沙過程中根據試驗流速、斷面長度調整絲桿運動速度，同時控制出沙開關打開，泥沙流出；實時重復過程(2)實時獲取沙箱泥沙新重量τη，則推移質泥沙加沙量DT為:DT = Tn-1-Tn 其中 η為2，3，4，5........η (4)控制器對比目標加沙量與實際加沙量DT，當實際加沙量等于目標加沙量時，控制器控制出沙開關閉合，停止加沙，完成加沙工作。
【專利摘要】本發明公開了一種推移質試驗斷面自動加沙裝置及方法，該裝置包括支架、滑動裝置和沙箱，所述支架上安裝有絲桿，絲桿上套有沿絲桿往復運動的滑動裝置，滑動裝置通過不銹鋼絲與沙箱連接，不銹鋼絲中部設有壓力傳感器，不銹鋼絲在沙箱作用下處于自然垂直狀態，沙箱頂部平面處于水平面，其包含進沙口和出沙口，出沙口設有出沙開關。本發明的推移質試驗斷面自動加沙裝置，通過絲桿帶動滑動裝置移動，自動完成斷面加沙，并根據流速大小、斷面長度，調整沿斷面運動速度，實現斷面連續加沙和均勻加沙；控制器根據壓力傳感器檢測沙箱的重力變化，控制出沙開關開閉，實現自動加沙，自動化程度高。
【IPC分類】G01M10/00
【公開號】CN105547641
【申請號】CN201610055851
【發明人】晏成明, 蔣伯杰, 張軍, 楊栗晶, 劉曉燕
【申請人】廣東水利電力職業技術學院
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月27日