本发明属于土工离心试验，尤其涉及了一种土工离心机塞板吊装孔启闭装置及使用方法。
背景技术：
1、土工离心机是土力学研究的重要试验设备，利用高速转动产生模拟的重力场，通过增加土体应力的方式，使缩比模型与原型应力应变相等、变形相似，是解决岩土工程、水利工程和环境工程等领域复杂问题的理想试验模拟手段。
2、塞板采用钢板焊接方式制造而成，主要用于填塞土工离心机上机架主承力架各横梁之间的空间，提供上机架下表面一个较好的气动外形，抵抗离心机旋转产生的气动载荷。离心模型试验准备过程中，通常需要将塞板吊离固定位置，通过塞板处的吊装孔将实验模型和机载装置吊至离心机机室，正式试验时将塞板再吊运至原位置固定。塞板吊装的作业环境复杂、技术难度大、耗时耗力且存在安全风险，影响土工离心机试验运行效率。
3、土工离心机塞板内部空间有限，在满足门体开合所需驱动力的前提下，电动缸、液压缸等常规直驱装置空间布置困难，有效行程难以满足门体大于90°的开启要求。门体在闭合状态下要承受气动载荷的作用，为了避免门体产生扰动，既要保证门体具有良好的刚度，同时要进行可靠锁紧，确保不因气动载荷的周期作用而使锁紧松动。然而，现有技术中缺少一种既能保证门体具有良好的刚度，同时进行可靠锁紧的启闭装置设备。
技术实现思路
1、为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种土工离心机塞板吊装孔启闭装置及使用方法。
2、本发明所采用的技术方案如下：
3、一、一种土工离心机塞板吊装孔启闭装置：
4、包括门体单元、驱动单元和锁紧单元，启闭装置整体位于土工离心机的塞板内部，门体单元和驱动单元均与塞板固定连接，驱动单元安装在门体单元上，用于控制门体单元中开闭门的开闭状态，并对门体单元进行压紧，锁紧单元和门体单元之间固定连接，锁紧单元用于在闭合状态下将开闭门与门体单元中门框锁紧，塞板上连接有摄像头和电磁吸盘，摄像头用于实时观察开闭门的开闭状态，电磁吸盘用于对开启状态下的开闭门进行吸附。
5、所述的门体单元包括两扇开闭门、回字形的门框、门体合页和压紧垫块；门框的外周与塞板连接，两扇开闭门沿着门框的宽度方向对称安装在门框的中部，且开闭门沿着门框的长度方向设置，开闭门中靠近门框一侧的长边通过门体合页可活动地连接在门框的上表面，所述门体合页用于将开闭门可开闭地安装于门框上，实现开闭门绕着门体合页的中轴线做定轴转动，所述压紧垫块焊接在开闭门上；
6、所述两扇开闭门上均安装有一个独立的驱动单元，门框沿着长度方向的两端均连接有一个锁紧单元。
7、所述的驱动单元包括伺服电机、蜗轮蜗杆减速器、主动链轮、链条、从动链轮、传动轴、联轴器、增速器、手轮和手柄；
8、所述蜗轮蜗杆减速器与塞板连接，伺服电机的输出轴与蜗轮蜗杆减速器的输入轴连接，主动链轮套设在蜗轮蜗杆减速器的输出轴上，从动链轮位于主动链轮的正下方，主动链轮和从动链轮之间通过链条连接，从动链轮的内周连接有传动轴，传动轴通过带立式座轴承与塞板连接，传动轴的两端均安装有摇杆机构，传动轴通过摇杆机构带动门体单元中的开闭门转动；
9、所述增速器与蜗轮蜗杆减速器的外壳固定连接，增速器的输出轴通过联轴器与蜗轮蜗杆减速器的蜗杆尾出轴连接，手轮与增速器的输入轴连接，手柄安装在手轮上，手轮用于手动启闭开闭门。
10、所述的锁紧单元包括门栓和两个压紧部件，门栓沿着门框的宽度方向设置，两个压紧部件分别连接在门栓的两端，每个压紧部件包括拖头、电磁锁、门栓钩、电动推杆和推杆支座；
11、所述门栓钩和推杆支座均固定在门体单元的门框上，电动推杆的尾端与推杆支座固定连接，电动推杆的丝杆端穿过门栓钩中部的孔洞后与拖头连接，两个压紧部件的拖头分别与门栓的两端固定连接；所述电磁锁外壳固定安装在门栓钩的顶部，电磁锁用于锁定门栓钩和拖头。
12、所述的门体合页包括心轴、轴套、自润滑型向心关节轴承、轴承端盖和合页座；合页座固定安装在门框的上表面，两个自润滑型向心关节轴承的外圈沿着门框的长度方向分别安装在合页座顶端的两侧，心轴的两端分别连接于两个自润滑型向心关节轴承的内圈，所述自润滑型向心关节轴承的外圈还设有环状的轴承端盖和轴套，轴承端盖和轴套用于对自润滑型向心关节轴承进行轴向定位；
13、所述开闭门中靠近门框的一侧设有若干个连接耳，所述心轴与开闭门上的连接耳之间过盈连接。
14、所述的摇杆机构包括主动摇杆、连杆、从动摇杆、第一铰支座、碟簧套、碟簧、碟簧杆、第二铰支座和限位销；
15、所述的主动摇杆的根端与传动轴的端部固定连接，连杆的根端可转动地连接在主动摇杆的末端，从动摇杆的根端和末端分别可转动地连接在连杆的末端和第一铰支座上，第一铰支座和第二铰支座均固定连接在开闭门上，从动摇杆和连杆均与碟簧套之间销轴连接，碟簧杆的末端和第二铰支座之间通过销轴连接，碟簧套设在碟簧杆上，碟簧套与碟簧杆的根端之间通过限位销连接。
16、二、一种土工离心机塞板吊装孔启闭装置的开门方法，包括以下步骤：
17、步骤(1)、首先，控制锁紧单元中的电磁锁解锁，使得电磁锁中的插销弹回，以解除锁紧单元中的门栓钩和拖头之间的连接；
18、步骤(2)、将电动推杆伸出，电动推杆带动拖头和锁紧单元中的门栓运动，使得门栓脱离门体单元；
19、步骤(3)、门栓脱离门体单元后，与电动推杆连接的限位开关触发，此时控制驱动单元中的伺服电机启动，并通过伺服电机带动开闭门开启；
20、步骤(4)、开闭门完全开启后，与该开闭门连接的限位开关触发，此时控制伺服电机停止转动，往电磁吸盘中的线圈通电，并通过电磁吸盘的磁力吸附开闭门门体。
21、三、一种土工离心机塞板吊装孔启闭装置的关闭方法，包括以下步骤：
22、步骤(1)、首先将电磁吸盘断电，以解除电磁吸盘和开闭门之间的吸附作用，接着控制伺服电机启动，并通过伺服电机带动开闭门闭合；
23、步骤(2)、开闭门完全闭合后，与该开闭门连接的限位开关触发，此时控制伺服电机停止转动；
24、步骤(3)、将电动推杆缩回，电动推杆带动拖头和门栓运动，使得拖头与门栓钩之间楔形压紧，同时门栓通过门体单元上的压紧垫块锁紧开闭门；
25、步骤(4)、门栓锁紧开闭门后，与电动推杆连接的限位开关触发，此时控制电磁锁中的插销弹出，利用插销将门栓钩和拖头锁定。
26、该装置整体内嵌于塞板内，包括门体单元、驱动单元和锁紧单元。伺服电机和蜗轮蜗杆减速器作为装置动力源，通过链轮、链条和双摇杆机构连接门体，有利应用机构“死点位置”特性，可以实现门体自动启闭和压紧双重功能；门体两端采用平移斜楔式锁紧方案，门栓平移后拖头楔形面入位压紧，电磁锁对门栓拖头进行限位，门栓通过压紧垫块锁紧门体，保证长跨度门体的多点有效锁紧。本发明装置具有驱动稳定、锁紧可靠和节省空间的特点，满足应急手动操作的功能要求，门体开启时方便实验模型和机载装置进出，门体关闭时能够有效抵抗土工离心机旋转产生的周期性气动载荷，避免机械振动和气流啸叫。
27、本发明的有益效果为：
28、1、本发明置采用集成化设计，可实现门体自动化的开启、关闭和锁紧，方便实验模型和机载装置的吊装，能够有效抵抗离心机旋转产生的周期性气动载荷，避免机械振动和气流啸叫，进一步的提升离心机试验运行效率。
29、2、该装置驱动单元采用双摇杆机构原理设计，整体内嵌于塞板内，连杆式驱动节省空间、动作稳定，有利应用机构“死点位置”特性，实现门体启闭和压紧双重功能。
30、3、该装置门体两端采用平移斜楔式锁紧方案，门栓平移后拖头楔形面入位压紧，电磁锁对门栓拖头进行限位，门栓通过压紧垫块锁紧门体，保证长跨度门体的多点有效锁紧。
31、4、该装置驱动单元具有自锁功能，保证装置的安全和可靠性，同时配置手动操作模块，满足意外断电等突发情况下手动启闭门体的功能。
1.一种土工离心机塞板吊装孔启闭装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种土工离心机塞板吊装孔启闭装置，其特征在于：所述的门体单元包括两扇开闭门(4.1)、回字形的门框(4.3)、门体合页(4.4)和压紧垫块(4.5)；
3.根据权利要求2所述的一种土工离心机塞板吊装孔启闭装置，其特征在于：所述的驱动单元包括伺服电机(4.6)、蜗轮蜗杆减速器(4.7)、主动链轮(4.8)、链条(4.9)、从动链轮(4.10)、传动轴(4.11)、联轴器(4.24)、增速器(4.25)、手轮(4.26)和手柄(4.27)；
4.根据权利要求2所述的一种土工离心机塞板吊装孔启闭装置，其特征在于：所述的锁紧单元包括门栓(4.28)和两个压紧部件，门栓(4.28)沿着门框(4.3)的宽度方向设置，两个压紧部件分别连接在门栓(4.28)的两端，每个压紧部件包括拖头(4.29)、电磁锁(4.30)、门栓钩(4.33)、电动推杆(4.34)和推杆支座(4.35)；
5.根据权利要求2所述的一种土工离心机塞板吊装孔启闭装置，其特征在于：所述的门体合页(4.4)包括心轴(4.4.1)、轴套(4.4.2)、自润滑型向心关节轴承(4.4.3)、轴承端盖(4.4.4)和合页座(4.4.5)；合页座(4.4.5)固定安装在门框(4.3)的上表面，两个自润滑型向心关节轴承(4.4.3)的外圈沿着门框(4.3)的长度方向分别安装在合页座(4.4.5)顶端的两侧，心轴(4.4.1)的两端分别连接于两个自润滑型向心关节轴承(4.4.3)的内圈，所述自润滑型向心关节轴承(4.4.3)的外圈还设有环状的轴承端盖(4.4.4)和轴套(4.4.2)，轴承端盖(4.4.4)和轴套(4.4.2)用于对自润滑型向心关节轴承(4.4.3)进行轴向定位；
6.根据权利要求3所述的一种土工离心机塞板吊装孔启闭装置，其特征在于：所述的摇杆机构包括主动摇杆(4.14)、连杆(4.15)、从动摇杆(4.16)、第一铰支座(4.17)、碟簧套(4.18)、碟簧(4.19)、碟簧杆(4.20)、第二铰支座(4.21)和限位销(4.22)；
7.如权利要求1-6任一所述的一种土工离心机塞板吊装孔启闭装置的开门方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.如权利要求1-6任一所述的一种土工离心机塞板吊装孔启闭装置的关闭方法，其特征在于，包括以下步骤：
