用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法

1.本发明涉及采矿工程技术领域，具体涉及相似材料模拟技术领域，尤其涉及一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法。

背景技术：

2.相似材料模拟试验是解决材料科学、矿山工程技术、土木建筑及地下工程问题的科学而有效的研究手段，目前已成为采矿工程矿压观测、水害防治等方向的主要研究方法。由于矿山工程中所面临的问题日益复杂，数学方法难以得到准确答案，因此需要大量的实验来探求采矿工程领域现实存在的科学规律。
3.二维相似材料加载模拟试验是依据现场岩层柱状和煤(岩)体力学性质，按照相似材料理论和相似准则制作与现场相似的地质模型，来研究煤层开采后围岩运动规律的研究方法。模型开采过程中对开采引起的覆岩运动情况以及支承压力分布情况进行不间断观测，获得试验的实测结果。利用相似准则，求算或反推该条件下现场开采时的围岩运动规律和支承压力分布情况，以便为现场煤炭资源的安全开采提供理论依据。
4.在原有的二维相似材料模拟试验系统中，试验完成后的岩层作为残留物料，因其长时间凝固、晾晒，具有较高的强度，尤其是采用水泥等加固材料作为实验材料时，其强度更高，目前关于相似材料模拟试验中残留物料的清理，均为人力进行，而由于其本身存在的高强度，在清理过程中极易造成实验设备的损坏，并且人力操作费时费力。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法，其通过自动清理及收集装置，可简单高效的清理强度较高的残留物料，从而达到节省人力、物力的效果。
6.为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
7.一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法，依次包括以下步骤：
8.a、安装所需自动清理及收集装置
9.所述的自动清理及收集装置包括箱体、提升机构、清理机构和收集机构；
10.所述的箱体位于试验台上，所述的箱体在提升机构的作用下，可沿着所述的试验台上、下移动；
11.所述的清理机构位于所述的箱体内，包括破碎钻头、冲击锤和推送刮板，在所述的箱体内的顶面上设置有牵引导轨，在所述的牵引导轨上设置有牵引器，所述的牵引器连接有连接架，所述的连接架分别连接破碎钻头、冲击锤或/和推送刮板，在所述箱体内的底部设置有托举器，所述的破碎钻头、冲击锤和推送刮板通过所述的托举器保持平衡；
12.通过控制所述的连接架的平移可控制其与所述的破碎钻头、冲击锤和/或推送刮板相连；
13.所述的收集机构包括物料滑板和传送带，在所述的箱体的侧壁设置有开口，所述的开口处设置所述的物料滑板，所述的物料滑板的下方设置所述的传送带；
14.b、将箱体通过提升机构上升到合适的高度，然后闭锁上下移动；
15.c、使所述的连接架连接所述的破碎钻头，牵引器通过所述的连接架来牵引所述的破碎钻头移动，对残留物料进行破碎；
16.d、待步骤c破碎步骤完成后，通过牵引器牵引所述的破碎钻头至原位置；
17.e、使所述的连接架连接所述的冲击锤，控制牵引器的反复快速运动，通过冲击锤锤击残留物料，使其进一步破碎；破碎至一定程度后，通过牵引器牵引冲击锤至原位置；
18.f、使连接架同时连接破碎钻头、冲击锤和推送刮板，通过牵引器与连接架实现破碎钻头、冲击锤、推送刮板的共同推进，推进残留物料至物料滑板；
19.g、收集，残留物料通过物料滑板落至传送带上，传送带传送至一端自动装袋。
20.作为本发明的一个优选方案，所述的提升机构包括两个提升绞盘、两根提升钢索和两个转向滑轮，两个提升绞盘位于所述的试验台的顶板的两端，两个转向滑轮分别位于试验台呈相对侧的两个侧部，每个提升钢索的一端连接在所述的箱体上，另一端通过转向滑轮连接在对应的提升绞盘上。
21.作为本发明的另一个优选方案，在所述的试验台的左、右立柱上设置有提升导轨，在所述的箱体上设置有与所述的提升导轨相互配合的导向滑轮，所述的导向滑轮在所述的提升导轨上进行移动。
22.进一步的，所述的试验台为框架结构，分别包括底板、左、右立柱和顶板；所述的箱体沿着所述的立柱可上、下移动。
23.进一步的，所述的连接架包括滑动杆和连接部，所述的滑动杆的顶端连接在所述的牵引器上，所述的连接部位于滑动杆的底端。
24.进一步的，所述的连接部包括第一连接部、第二连接部和第三连接部，所述第一连接部和第二连接部结构相同，均为底边开设有开口的四边形结构，所述的第三连接部为l型结构，所述的破碎钻头、冲击锤的顶部分别卡设在四边形结构对应的开口内，所述的推送刮板的顶部设置有开孔，推送刮板与第三连接部之间通过所述的l型结构的横向部插入所述的开孔内连接。
25.进一步的，两个开口的两侧分别为第一杆体和第二杆体，所述的破碎钻头和冲击锤的顶部分别设置有沿着水平方向设置的圆孔，当破碎钻头与第一连接部连接时或冲击锤与第二连接部连接时，通过第一杆体和第二杆体的一部分插入对应的圆孔内进行固定。
26.与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：
27.(1)操作简单；只需控制连接架及牵引机即可实现残留物料的高效拆卸及收集。
28.(2)节省人力；通过单人操作即可完成对残留物料的自动清理和收集，无需借助于其他工具，节省人力物力。
29.(3)适用范围广；整套自动清理及收集装置可以通过增加设备长度使其适应现有尺寸的二维相似材料试验平台上。
30.综上所述，本发明提出的一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法可以实现自动拆卸实验结束后的高强度残留物料，结构简单、设计合理，适用范围广，充分节省人力物力，使实验更加合理高效。
附图说明
31.下面结合附图对本发明做进一步说明：
32.图1为本发明自动清理及收集装置的主视图；
33.图2为本发明自动清理及收集装置的侧视图；
34.图3为本发明自动清理及收集装置的俯视图；
35.图4为本发明箱体内部示意图；
36.图5为本发明连接架与破碎钻头、冲击锤、推送刮板连接示意图；
37.图中：
38.1、箱体，2、提升绞盘，3、提升钢索，4、转向滑轮，5、提升导轨，6、导向滑轮，7、物料滑板，8、传送带，9、牵引导轨，10、牵引器，11、连接架，12、破碎钻头，13、冲击锤，14、推送刮板，15、托举器。
具体实施方式
39.本发明提出了一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
40.本发明所提及的自动清理及收集方法，特别适用于二维相似模拟试验中残留物料的清理。
41.本发明中所述及的试验台，其结构与常规试验台结构类似，均为框架结构，包括底板、连接在底板两侧的左右立柱和位于左右立柱顶部的顶板，试验台的主要作用是为了调节箱体的位置并且为其它部件提供支撑。
42.结合图1至图5所示，本发明一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法所用到的自动清理及收集装置，包括箱体1、提升机构、清理机构和收集机构。
43.其中，箱体1整体优选为长方体结构，其固定在试验台上，具体的是固定在试验台的两侧的左右立柱上。
44.提升机构，其主要作用是调节箱体的位置，即：使得箱体沿着试验台上左右两侧的立柱进行上、下移动，因此，提升机构主要包括两个提升绞盘2、两根提升钢索3和两个转向滑轮4，两个提升绞盘2位于试验台的顶板的两端，两个转向滑轮4分别位于试验台呈相对侧的两个侧部，每个提升钢索的一端连接在箱体上，另一端通过转向滑轮连接在对应的提升绞盘上。这样的结构布置，箱体1可通过提升绞盘2、提升钢索3和转向滑轮4上、下滑动来调节位置。
45.为了确保箱体1不会旋转脱离试验台，因此，在试验台两侧的左、右立柱上还设置有提升导轨5，在靠近箱体内侧的侧壁上设置有与提升导轨5相互配合的导向滑轮6，导向滑轮6在提升导轨5上进行移动。
46.清理机构位于箱体内，包括破碎钻头12、冲击锤13和推送刮板14，在箱体内的顶面上设置有牵引导轨9，在牵引导轨上设置有牵引器10，牵引器连接有连接架11，连接架分别连接破碎钻头、冲击锤和推送刮板，牵引器通过连接架来控制破碎钻头、冲击锤和推送刮板的前进与后退，在箱体内的底部设置有托举器15，破碎钻头、冲击锤和推送刮板通过托举器保持平衡。
47.托举器具体结构为包括支撑体和托举体，支撑体优选为铁柱，将其底部固定在箱
体内底板上，铁柱的顶端连接托举体对其形成一个支撑作用，托举体的主要作用是支撑并保持破碎钻头、冲击锤和推送刮板的平衡，因此，其结构整体优选为环状体。
48.牵引器和连接架通过角度固定的方式，来使得连接架在不改变角度的情况下，只沿着牵引器横向移动。
49.牵引导轨与牵引器之间通过齿轮连接的方式配合在一起。
50.通过控制所述的连接架的平移可控制其与所述的破碎钻头、冲击锤和/或推送刮板相连；结合图4和图5所示，连接架包括滑动杆和连接部，滑动杆的顶端连接在牵引器上，连接部位于滑动杆的底端。当牵引器滑动时，滑动杆可随之一起水平滑动，连接部包括第一连接部、第二连接部和第三连接部，其中，第一连接部用于与破碎钻头连接，第二连接部用于与冲击锤连接，第三连接部用于与推送刮板连接，所述第一连接部和第二连接部结构相同，均为底边开设有开口的四边形结构，所述的第三连接部为l型结构，所述的破碎钻头、冲击锤的顶部分别卡设在四边形结构对应的开口内，这样的设计方式便于安装，可快速将破碎钻头和冲击锤对应安装在第一连接部和第二连接部，推送刮板的顶部设置有开孔，推送刮板与第三连接部之间通过所述的l型结构的横向部插入所述的开孔内连接。
51.更为优选，上述的两个开口的两侧分别为第一杆体和第二杆体，所述的破碎钻头和冲击锤的顶部分别设置有沿着水平方向的圆孔，当破碎钻头与第一连接部连接时或冲击锤与第二连接部连接时，通过第一杆体和第二杆体的一部分插入对应的圆孔内进行固定。通过第一杆体和第二杆体插入沿着水平方向的圆孔内，可以增强冲击锤和破碎钻头的稳定性。
52.通过控制连接架的平移可控制破碎钻头、冲击锤、推送刮板的单独工作或三者同步工作。
53.也就是说，通过控制连接架的平移可控制破碎钻头、冲击锤、推送刮板的单独工作或三者同步工作。
54.当通过清理机构对残留物料进行自动清洗后，通过收集机构对其进行自动收集，具体的，收集机构包括物料滑板7和传送带8，在箱体的侧壁设置有开口，开口处设置物料滑板，物料滑板的下方设置传送带，清理后的物料从开口处经过物料滑板后落入传送带。
55.下面对本发明一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法的具体步骤做如下说明。
56.第一步、将箱体1通过提升绞盘2上升到合适高度，然后闭锁上下移动；
57.第二步、使连接架连接破碎钻头，牵引器10通过连接架11来牵引破碎钻头12移动，对残留物料进行破碎；
58.第三步、等待充分破碎后，通过牵引器10牵引破碎钻头12至原位置；
59.第四步、使连接架连接冲击锤，控制牵引器的反复快速运动，通过冲击锤锤击残留物料，使其进一步破碎；破碎至一定程度后，通过牵引器牵引冲击锤至原位置；
60.第五步、破碎至一定程度后，通过牵引器10牵引冲击锤至原位置；
61.第六步、使连接架连接冲击锤、破碎钻头和推送刮板，通过牵引器10与连接架11实现破碎钻头12、冲击锤13、推送刮板14的共同推进，推进残留物料至物料滑板7；
62.第七步、残留物料通过物料滑板7落在传送带8上，通过传送带8传送至一端自动装袋。
63.综上所述，本发明一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法，其可自动、高效的完成对残留物料的清理，节省人力、物力。
64.本发明中未述及的部分借鉴现有技术即可实现。
65.需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法，其特征在于，依次包括以下步骤：a、安装所需自动清理及收集装置所述的自动清理及收集装置包括箱体、提升机构、清理机构和收集机构；所述的箱体位于试验台上，所述的箱体在提升机构的作用下，可沿着所述的试验台上、下移动；所述的清理机构位于所述的箱体内，包括破碎钻头、冲击锤和推送刮板，在所述的箱体内的顶面上设置有牵引导轨，在所述的牵引导轨上设置有牵引器，所述的牵引器连接有连接架，所述的连接架分别连接破碎钻头、冲击锤或/和推送刮板，在所述箱体内的底部设置有托举器，所述的破碎钻头、冲击锤和推送刮板通过所述的托举器保持平衡；通过控制所述的连接架的平移可控制其与所述的破碎钻头、冲击锤和/或推送刮板相连；所述的收集机构包括物料滑板和传送带，在所述的箱体的侧壁设置有开口，所述的开口处设置所述的物料滑板，所述的物料滑板的下方设置所述的传送带；b、将箱体通过提升机构上升到合适的高度，然后闭锁上下移动；c、使所述的连接架连接所述的破碎钻头，牵引器通过所述的连接架来牵引所述的破碎钻头移动，对残留物料进行破碎；d、待步骤c破碎步骤完成后，通过牵引器牵引所述的破碎钻头至原位置；e、使所述的连接架连接所述的冲击锤，控制牵引器的反复快速运动，通过冲击锤锤击残留物料，使其进一步破碎；破碎至一定程度后，通过牵引器牵引冲击锤至原位置；f、使连接架同时连接破碎钻头、冲击锤和推送刮板，通过牵引器与连接架实现破碎钻头、冲击锤、推送刮板的共同推进，推进残留物料至物料滑板；g、收集，残留物料通过物料滑板落至传送带上，传送带传送至一端自动装袋。2.根据权利要求1所述的一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法，其特征在于：所述的提升机构包括两个提升绞盘、两根提升钢索和两个转向滑轮，两个提升绞盘位于所述的试验台的顶板的两端，两个转向滑轮分别位于试验台呈相对侧的两个侧部，每个提升钢索的一端连接在所述的箱体上，另一端通过转向滑轮连接在对应的提升绞盘上。3.根据权利要求1所述的一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法，其特征在于：在所述的试验台的左、右立柱上设置有提升导轨，在所述的箱体上设置有与所述的提升导轨相互配合的导向滑轮，所述的导向滑轮在所述的提升导轨上进行移动。4.根据权利要求1所述的一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法，其特征在于：所述的试验台为框架结构，分别包括底板、左、右立柱和顶板；所述的箱体沿着所述的立柱可上、下移动。5.根据权利要求1所述的一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法，其特征在于：所述的连接架包括滑动杆和连接部，所述的滑动杆的顶端连接在所述的牵引器上，所述的连接部位于滑动杆的底端。6.根据权利要求5所述的一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法，其特征在于：所述的连接部包括第一连接部、第二连接部和第三连接部，所述第一连接
部和第二连接部结构相同，均为底边开设有开口的四边形结构，所述的第三连接部为l型结构，所述的破碎钻头、冲击锤的顶部分别卡设在四边形结构对应的开口内，所述的推送刮板的顶部设置有开孔，推送刮板与第三连接部之间通过所述的l型结构的横向部插入所述的开孔内连接。7.根据权利要求6所述的一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法，其特征在于：两个开口的两侧分别为第一杆体和第二杆体，所述的破碎钻头和冲击锤的顶部分别设置有沿着水平方向设置的圆孔，当破碎钻头与第一连接部连接时或冲击锤与第二连接部连接时，通过第一杆体和第二杆体的一部分插入对应的圆孔内进行固定。

技术总结

本发明公开了一种用于相似材料模拟试验中残留物料的自动清理及收集方法，涉及采矿工程技术领域。其自动清理及收集装置包括箱体、提升机构、清理和收集机构，清理机构位于箱体内，包括破碎钻头、冲击锤和推送刮板，在箱体内的顶面上设置有牵引导轨，在牵引导轨上设置有牵引器，牵引器连接有连接架，连接架分别连接破碎钻头、冲击锤和推送刮板，在箱体内的底部设置有托举器，破碎钻头、冲击锤和推送刮板通过托举器保持平衡。本发明通过自动清理及收集装置，可简单高效的清理强度较高的残留物料，从而达到节省人力、物力的效果。物力的效果。物力的效果。