自循環電測靜水總壓力實驗儀的製作方法

2023-08-09 10:40:16

專利名稱：：自循環電測靜水總壓力實驗儀的製作方法
技術領域：
：本發明涉及實驗量測儀器，尤其涉及一種自循環電測靜水總壓力實驗儀。
背景技術：
：水工建築物常常都與水體直接接觸，所以計算某一受壓面上的靜水壓力是經常遇到的實際問題。因此，靜水總壓力實驗是水力學及流體力學教學實驗環節一項必不可少的實驗項目。目前，國內外的同類實驗儀器測量靜水總壓力的方式多採用人工配力的方法。然而，此類傳統的靜水總壓力實驗儀存在著一定弊端其一，扇形體缺失水平向調準參照點，致使扇形體矩形面垂直難以校準，導致實驗操作煩瑣、費時；其二，機構間位移造成實驗誤差無法消除；其三，僅靠人工配力，受實驗者主觀影響因數較大，影響實驗精度。
發明內容本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種自循環電測靜水總壓力實驗儀。自循環電測靜水總壓力實驗儀具有下水箱、在下水箱內設有水泵，下水箱與上水箱通過供水管連接，上水箱底部設置放水閥，上水箱上部設置支座，槓桿與支座連接於支點，槓桿一側下端固定扇形體，扇形體探入上水箱內，槓桿另一側布置槓桿調節螺絲，槓桿調節螺絲與壓重體用掛重線連接，壓重體置於測力傳感器上。所述的扇形體上具有軸向水準泡、標尺，軸向水準泡顯示水平時，扇形體矩形面為鉛垂面，扇形體兩弧形面為同心圓，圓心匯交於支點。所述的上水箱內寬必須比扇形體厚度大2cm以上，扇形體置於上水箱中心位置。本發明與現有技術相比，具有的有益效果1)採用了獨立自循環恆壓供水系統，操作簡便直觀,適合於現代教學要求；2)首創力傳感器測靜水總壓力，精確直觀；3)專門設置槓桿支點及扇形體軸向水準參照及調教裝置，消除外力及受力體位移雙重影響，力臂長度精準，數據更精確可靠。圖1是自循環電測實驗儀靜水總壓力結構示意圖；圖2是任意平面上的靜水總壓力；圖3是矩形平面上的靜水總壓力；圖4是鉛直平面上的靜水總壓力。圖中槓桿1、軸向水準泡2、扇形體3、支座4、支點5、槓桿調節螺絲6、標尺7、上水箱8、供水管9、放水閥10、下水箱11、水泵12、掛重線13、壓重體14、測力傳感器15具體實施例方式如圖l所示，自循環電測靜水總壓力實驗儀具有下水箱11、在下水箱11內設有水泵12，下水箱11與上水箱8通過供水管9連接，上水箱8底部設置放水閥10，上水箱8上部設置支座4，槓桿1與支座4連接於支點5，槓桿1一側下端固定扇形體3，扇形體3探入上水箱8內，槓桿1另一側布置槓桿調節螺絲6，槓桿調節螺絲6與壓重體14用掛重線13連接，壓重體14置於測力傳感器15上。所述的扇形體3上具有軸向水準泡2、標尺7，軸向水準泡2顯示水平時，扇形體3矩形面為鉛垂面，扇形體3兩弧形面為同心圓，圓心匯交於支點5。所述的上水箱8內寬必須比扇形體3厚度大2cm以上，扇形體3置於上水箱8中心位置。本發明的工作過程是啟動下水箱內水泵，下水箱向上水箱內供水，待上水箱內水位達到某一位置，關閉水泵，探入上水箱內的扇形體的部分體積浸沒於水中，其水平向靜水壓力對支點產生的力矩由測力傳感器感應測得，實驗結束，開啟放水閥可使上水箱內水體回到下水箱。本發明的實驗裝置，其工作原理，其方程式為1.靜止液體作用在任意平面上的總壓力靜水總壓力求解，包括大小、方向和作用點。圖2中MV是與水平面形成S角的一斜置任意平面的投影線。右側承受水的作用，受壓面面積為J。C代表受壓平面的形心，F代表平面上靜水總壓力，D代表靜水總壓力的作用點。作用在任意方位，任意形狀平面上的靜水總壓力F的大小等於受壓面面積與其形心點C所受靜水壓強的乘積，即總壓力的方向是沿著受壓面的內法線方向。2.矩形平面上的靜水總壓力4設一矩形平面傾斜置於水中，如圖3。矩形平面頂離水面高度為A，底離水面高度為//，且矩形寬度為6，高度為a。(1)總壓力大小F為合力作用點距底的距離e為g=---3+(2)若壓強為三角形分布，則/2=0，總壓力大小為合力作用點距底的距離為c=一3(3)若作用面是鉛垂放置的，如圖4，可令即壓強為梯形分布或三角形分布，其總壓力大小均可表示為合力作用點距底距離也均可表示為e=---3數據處理及成果要求1.記錄有關信息及實驗常數實驗設備名稱電測平面靜水總壓力實驗儀實驗臺號』實驗者_實驗日期_槓桿臂距離ZQ=22.5xl0-2m扇形體垂直距離(扇形半徑)丄=21xl(T2m扇形體寬6=__xl0'2m矩形端面高f9.8xl0-2m/=1.0xl03kg/m32.實驗數據記錄(參表l)及計算結果(參表2)表1測量記錄表格tableseeoriginaldocumentpage5tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1、一種自循環電測靜水總壓力實驗儀，其特徵在於它具有下水箱(11)、在下水箱(11)內設有水泵(12)，下水箱(11)與上水箱(8)通過供水管(9)連接，上水箱(8)底部設置放水閥(10)，上水箱(8)上部設置支座(4)，槓桿(1)與支座(4)連接於支點(5)，槓桿(1)一側下端固定扇形體(3)，扇形體(3)探入上水箱(8)內，槓桿(1)另一側布置槓桿調節螺絲(6)，槓桿調節螺絲(6)與壓重體(14)用掛重線(13)連接，壓重體(14)置於測力傳感器(15)上。2、根據權利要求1所述的一種自循環電測靜水總壓力實驗儀，其特徵在於，所述的扇形體(3)上具有軸向水準泡(2)、標尺(7)，軸向水準泡(2)顯示水平時，扇形體(3)矩形面為鉛垂面，扇形體(3)兩弧形面為同心圓，圓心匯交於支點(5)。3、根據權利要求1所述的一種自循環電測靜水總壓力實驗儀，其特徵在於，所述的上水箱(8)內寬必須比扇形體(3)厚度大2cra以上，扇形體(3)置於上水箱(8)中心位置。全文摘要本發明公開了一種自循環電測靜水總壓力實驗儀。它具有下水箱、在下水箱內設有水泵，下水箱與上水箱通過供水管連接，上水箱底部設置放水閥，上水箱上部設置支座，槓桿與支座連接於支點，槓桿一側下端固定扇形體，扇形體探入上水箱內，槓桿另一側布置槓桿調節螺絲，槓桿調節螺絲與壓重體用掛重線連接，壓重體置於測力傳感器上；扇形體上具有軸向水準泡、標尺。本發明採用了獨立自循環恆壓供水系統，操作簡便直觀；首創力傳感器測靜水總壓力，精確直觀；專門設置槓桿支點及軸向水準泡，消除外力及受力體變形雙重影響，力臂長度精確，數據更精確可靠。文檔編號G01M10/00GK101673484SQ20091015364公開日2010年3月17日申請日期2009年9月30日優先權日2009年9月30日發明者毛根海,毛欣煒,潘穎川,胡衛紅,陳少慶申請人:浙江大學