【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于加固，特别是涉及一种基于电磁自适应调节的杆状物体加固装置。
技术介绍
1、在现今机械领域，加固装置无论是在精密仪器还是在工业设施方面都起着不可或缺的作用。
2、精密仪器如果长期依靠螺栓加固，其稳固效果容易随紧固性变化而降低，且一旦偏移不具有回调功能，对实验数据将造成较大的影响。比如，3d打印喷头对精密度要求较高，其按照计算机讲三维设计模型分解成若干层平面切片，然后进行逐层叠加成型，3d打印喷头采用多个螺栓进行固定连接，但容易因机械阻力过大或电机同步带轮螺栓松动导致打印模型错位，且3d打印喷头倾斜度缺乏监测，而对喷头进行拆卸及重新组装较为复杂。
3、在工业设施领域，大部分装置都是处于户外环境，易遭受台风、冰雪等各种外力，而采用的是螺栓螺母和垫圈进行固定，在长期经过太阳曝晒和雨水浸润后极易发生变形，再加之累积作用，会发生一定角度的倾斜。尤其是路牌，路灯，电杆等杆状较高的道路设施，在受外力影响造成微小倾斜后，由于没有自适应调节回复力，极易在自身重力影响下从而造成倒塌，成为交通安全事故隐患，危及行人行车安全。
4、在地质考察中为了研究沉积物各层次的化学成分和底栖生物在泥中的垂直分布状况，并需要达到仅采集而不扰动底质表面的试样，设计出了手持柱状采泥器。其在进行采集时因无校准竖直装置，在层次较密集，较深的地质段处易出现垂直分布层的遗漏及分布层层距的误差。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对现有技术中杆状物体容易发生倾斜，且无法自我复位的问题，
2、技术方案：一种基于电磁自适应调节的杆状物体加固装置，所述杆状物体包括顶部结构和底杆，所述顶部结构设置在底杆顶端，所述加固装置固定在安装平台上；所述加固装置包括外壳和两端开口的内筒，所述内筒位于所述外壳的中部，且所述内筒与所述外壳紧密切合；所述底杆的下端穿过所述内筒并伸入到安装平台内，所述底杆的下端固定在安装平台内；
3、所述外壳内设有恒流源、四个钕磁铁、四个电磁铁和四个压敏传感器；所述电磁铁与所述安装平台的表面平行设置，四个所述电磁铁呈十字型排列且位于两个平面内，相互平行的两电磁铁位于同一平面内，所述电磁铁的第一端抵触在所述外壳的内侧面上，第二端穿过所述内筒抵触在钕磁铁上，四个钕磁铁固定在所述底杆上，且四个钕磁铁分别与四个电磁铁的第二端对应；所述电磁铁通过恒流源提供电流，所述电磁铁产生的电磁力与所述钕磁铁的磁力相互作用，抵制底杆的倾斜。
4、进一步的，所述电磁铁的第一端与所述外壳的内侧面之间设置有压敏传感器，所述恒流源与四个所述电磁铁之间的线路中依次串联有圆盘变阻器和电流表；所述压敏传感器、圆盘变阻器、电流表均与单片机连接；所述钕磁铁与电磁铁产生的电磁力相互作用产生的磁力，被压敏传感器探测并转换成电信号，电信号传送给单片机进行处理，单片机控制圆盘变阻器改变电流大小，进而改变电磁铁的电磁力，自动抵制底杆的倾斜。
5、进一步的，控制电磁铁产生抵制底杆倾斜的电流大小的计算公式如下：
6、f磁＝0.05042i4-0.4354i3+1.312i2+0.5251i+40.4 (1)
7、式(1)中，f磁为电磁铁提供的电磁力大小，i为电磁铁中电流值的大小；
8、
9、式(2)中，f为杆状物体受力平面上单位面积的压强，x为杆状物体安装平台表面沿垂直方向指向受力平面上各质点的位矢，a为顶部结构在垂直于风力方向平面的投影矩形的宽度，b为顶部结构在垂直于风力方向平面投影矩形的高度；l为底杆10直接接触风力的高度，d为底杆的直径；r为安装平台表面沿垂直方向指向电磁铁的位矢。
10、进一步的，所述圆盘变阻器可调范围为0-10r。
11、进一步的，所述恒流源规格为30v，15a。
12、进一步的，所述电磁铁选用150mm，20mm直径的dt4铁棒为铁芯，1mm漆包线密绕3层。
13、进一步的，所述内筒上设有供电磁铁穿过的通孔。
14、进一步的，所述钕磁铁通过塑料抱箍装置安装在底杆上。
15、有益效果：
16、(1)本专利技术利用电磁铁产生的电磁力与所述钕磁铁的磁力相互作用，可以抵制底杆的倾斜。
17、(2)本专利技术利用电磁原理实现了加固力的自适应调节功能；本专利技术利用压敏传感器实时监测倾斜程度，并控制电磁力的大小，实现了加固力的自我调控，防止杆状物体倾斜，实现底杆的复位。通过压敏传感器监测也可减少能耗。
18、(3)本专利技术精确了电流与磁力的数值计算公式，利用四次多项式拟合磁力与电流之间的关系减小了原平方比例公式在电流较小区域内的误差。
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1.一种基于电磁自适应调节的杆状物体加固装置，所述杆状物体包括顶部结构和底杆，所述顶部结构设置在底杆顶端，所述加固装置固定在安装平台上，其特征在于，所述加固装置包括外壳和两端开口的内筒，所述内筒位于所述外壳的中部，且所述内筒与所述外壳紧密切合；所述底杆的下端穿过所述内筒并伸入到安装平台内，所述底杆的下端固定在安装平台内；
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁自适应调节的杆状物体加固装置，其特征在于，所述电磁铁的第一端与所述外壳的内侧面之间设置有压敏传感器，所述恒流源与四个所述电磁铁之间的线路中依次串联有圆盘变阻器和电流表；所述压敏传感器、圆盘变阻器、电流表均与单片机连接；所述钕磁铁与电磁铁产生的电磁力相互作用产生的磁力，被压敏传感器探测并转换成电信号，电信号传送给单片机进行处理，单片机控制圆盘变阻器改变电流大小，进而改变电磁铁的电磁力，自动抵制底杆的倾斜。
3.根据权利要求2所述的基于电磁自适应调节的杆状物体加固装置，其特征在于，控制电磁铁产生抵制底杆倾斜的电流大小的计算公式如下：
4.根据权利要求2所述的基于电磁自适应调节的杆状物体加固装置，
5.根据权利要求1所述的基于电磁自适应调节的杆状物体加固装置，其特征在于，所述恒流源规格为30V，15A。
6.根据权利要求1所述的基于电磁自适应调节的杆状物体加固装置，其特征在于，所述电磁铁选用150mm，20mm直径的DT4铁棒为铁芯，1mm漆包线密绕3层。
7.根据权利要求1所述的基于电磁自适应调节的杆状物体加固装置，其特征在于，所述内筒上设有供电磁铁穿过的通孔。
8.根据权利要求1所述的基于电磁自适应调节的杆状物体加固装置，其特征在于，所述钕磁铁通过塑料抱箍装置安装在底杆上。
...【技术特征摘要】
1.一种基于电磁自适应调节的杆状物体加固装置，所述杆状物体包括顶部结构和底杆，所述顶部结构设置在底杆顶端，所述加固装置固定在安装平台上，其特征在于，所述加固装置包括外壳和两端开口的内筒，所述内筒位于所述外壳的中部，且所述内筒与所述外壳紧密切合；所述底杆的下端穿过所述内筒并伸入到安装平台内，所述底杆的下端固定在安装平台内；
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁自适应调节的杆状物体加固装置，其特征在于，所述电磁铁的第一端与所述外壳的内侧面之间设置有压敏传感器，所述恒流源与四个所述电磁铁之间的线路中依次串联有圆盘变阻器和电流表；所述压敏传感器、圆盘变阻器、电流表均与单片机连接；所述钕磁铁与电磁铁产生的电磁力相互作用产生的磁力，被压敏传感器探测并转换成电信号，电信号传送给单片机进行处理，单片机控制圆盘变阻器改变电流大小，进而改变电磁铁的电磁力，自动抵制底杆的倾斜。
【专利技术属性】
技术研发人员：邹华，胡文佳，吴禹铭，郭钟锐，陆鑫浩，刘议临，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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