雙向振動抗震試驗臺的制作方法
【專利摘要】雙向振動抗震試驗臺，包括從上到下依次平行設置的上平臺、中平臺和下平臺，中平臺設置在下平臺上表面的水平軌道上，上平臺設置在中平臺上表面的水平軌道上，且下平臺和中平臺上表面的水平軌道呈一定夾角；上平臺和中平臺均連接有相應的動力機構，上平臺和中平臺分別由相應的動力機構驅動沿對應的水平軌道運動，且在上平臺和中平臺的一端均連接有在動力機構驅動其水平運動時，能夠產生反作用力的彈簧組。本實用新型的一種雙向振動抗震實驗臺，解決現有技術中抗震模擬試驗臺輸入方式單一、結構復雜、成本較高、可靠性差等技術問題，其構造和原理簡單，操作方便，容易取得且成本較低，適合推廣使用。
【專利說明】雙向振動抗震試驗臺
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于土木工程實驗設備【技術領域】，具體地說是一種能夠輸出雙向振動荷載的試驗臺裝置。
【背景技術】
[0002]從空間上講，地震時地面的運動可分解成六個分量，包括3個平動分量和3個轉動分量，同時結構物在多維地震作用下表現為空間運動，這種空間的作用程度取決于結構物的不規(guī)則程度和整體性，即使是規(guī)則對稱結構，由于材料、施工等方面的原因，結構在強震作用下進行振動也絕非規(guī)則對稱，且不規(guī)則程度和整體性會隨時間發(fā)生變化。從震害資料分析表明:雙向水平地震的作用將使不規(guī)則結構的扭轉效應進一步加劇，因此僅僅研究單個分量的震動輸入是不夠的。目前對地震荷載模擬的實現方式主要是設大型振動臺的試驗室，且多是單一方向或水平和豎向組合的輸入方式，這種方式原理比較復雜，建設投資昂貴，不經濟。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供一種雙向振動抗震實驗臺，解決現有技術中抗震模擬試驗臺輸入方式單一、結構復雜、成本較高、可靠性差等技術問題，其構造和原理簡單，操作方便，容易取得且成本較低，適合推廣使用。
[0004]本實用新型為解決上述技術問題，所提供的技術方案是:雙向振動抗震試驗臺，包括從上到下依次平行設置的上平臺、中平臺和下平臺，所述中平臺設置在下平臺上表面的水平軌道上，上平臺設置在中平臺上表面的水平軌道上，且下平臺和中平臺上表面的水平軌道呈一定夾角；所述的上平臺和中平臺均連接有相應的動力機構，上平臺和中平臺分別由相應的動力機構驅動沿對應的水平軌道運動，且在上平臺和中平臺的一端均連接有在動力機構驅動其水平運動時，能夠產生反作用力的彈簧組。
[0005]所述的動力機構包括由動力源驅動的偏心輪和一端與偏心輪配合的推桿，推桿的另一端與上平臺或中平臺接觸。
[0006]所述偏心輪的外部套設有軸承，推桿的一端與軸承接觸。
[0007]所述的推桿穿設在導向軸支座內。
[0008]所述的動力機構均由控制機構控制。
[0009]所述的彈簧組固定在豎向反力板上，且兩塊豎向反力板分別固定在下平臺和中平臺上。
[0010]所述的水平軌道由V形槽、設置在V形槽內的多個鋼珠和設置在V形槽上方的蓋槽組成，所述蓋槽和V形槽分別與上下方相應的平臺固定連接。
[0011]所述下平臺和中平臺上表面的水平軌道方向相垂直。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013]1、本實用新型提供了一種輸入兩個水平方向的振動荷載，可近似的模擬地震荷載作用下結構物的地震反應，可為結構物的抗震、減震、隔震研究提供幫助。
[0014]2、本實用新型可運用到研究土體在兩個水平方向的振動特性研究，可為飽和土體液化特征研究提供了很好的設備基礎，對復合地基加載可研究其雙向動荷載作用下的動力特性。
[0015]3、本實用新型采用的蓋槽和V形槽結合的水平軌道，使鋼珠與蓋槽和V形槽以及平臺板之間呈線形接觸，最大限度的減小了系統(tǒng)的摩擦，采用的導向軸支座，嚴格限制了推桿的徑向位移，能很好的穩(wěn)定荷載的傳遞狀態(tài)。
[0016]4、本實用新型采用的偏心輪，可通過調整偏心距的方法改變輸入荷載的大小和平臺的行程，也可通過改變彈簧剛度系數的方法改變輸入荷載的幅值，通過控制機構控制動力源的轉速，可實現不同的加載頻率和加速度。
[0017]5、本實用新型設置在偏心輪上的軸承，起到了減小摩擦的作用，能保證在振動過程中與推桿穩(wěn)定的接觸并傳遞荷載。
[0018]6、本實用新型采用的水平軌道起到了支撐和導向的作用，可通過改變三個平臺板間水平軌道的夾角來實現不同角度的兩個荷載方向輸入。
[0019]7、本實用新型結構原理簡單，可移動，在室內外都可以操作，各部件容易取得，造價較低，比較經濟，適合推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的結構示意主視圖；
[0021]圖2為本實用新型的結構示意左視圖；
[0022]圖3為本實用新型中與上平臺連接的荷載傳遞結構原理圖；
[0023]圖4為本實用新型中與中平臺連接的荷載傳遞結構原理圖；
[0024]圖5為本實用新型中支撐裝置的剖視圖；
[0025]圖6為本實用新型對三層框架結構模型施加振動荷載示意圖；
[0026]圖7為本實用新型對土體或復合地基模型施加振動荷載示意圖；
[0027]附圖標記:1、控制機構，2、上平臺，3、中平臺，4、下平臺，5、水平軌道，501、蓋槽，502、V形槽，503、鋼珠，6、動力源，7、軸承，8、輸出軸，9、偏心輪，10、推桿，11、導向軸支座，
12、彈簧組，13、框架模型結構，14、土體或復合地基材料模型，15、土箱。
【具體實施方式】
[0028]下面結合【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】:
[0029]雙向振動抗震試驗臺，包括從上到下依次平行設置的上平臺2、中平臺3和下平臺4，所述中平臺3設置在下平臺4上表面的水平軌道5上，上平臺2設置在中平臺3上表面的水平軌道5上，且下平臺4和中平臺3上表面的水平軌道5呈一定夾角；所述的上平臺2和中平臺3均連接有相應的動力機構，上平臺2和中平臺3分別由相應的動力機構驅動沿對應的水平軌道5運動，且在上平臺2和中平臺3的一端均連接有在動力機構驅動其水平運動時，能夠產生反作用力的彈簧組12。
[0030]所述的動力機構包括動力源6，設置在動力源6的輸出軸8上的偏心輪9和一端與偏心輪9配合的推桿10,推桿10的另一端與上平臺2或中平臺3連接。所述的推桿10穿設在用于控制推桿10運動方向的導向軸支座11內。
[0031]所述偏心輪9的外部套設有軸承7，推桿10的一端與軸承7接觸。
[0032]所述的動力機構均由控制機構I控制。
[0033]所述的彈簧組12固定在豎向反力板上，且兩塊豎向反力板分別固定在下平臺4和中平臺3上。
[0034]所述的水平軌道5由V形槽502、設置在V形槽502內的多個鋼珠503和設置在V形槽502上方的蓋槽501組成，所述蓋槽501和V形槽502分別與上下方相應的平臺固定連接。
[0035]所述下平臺4和中平臺3上表面的水平軌道5方向相垂直。
[0036]所述的導向軸支座11為鋼制，軸孔內設有環(huán)向凹槽，可注入潤滑油。
[0037]所述的導向軸支座11固定在工作平臺上。
[0038]所述的平臺采用鋼板。
[0039]所述的控制機構I為數字式變頻控制儀。
[0040]本實用新型的雙向振動抗震試驗臺在進行加載試驗前，先將制作好結構物或模型結構物、裝有土體或復合地基材料模型的土箱，通過螺栓的連接方式將加載對象固定在上平臺上。
[0041 ]啟動固定在中平臺上的動力源，動力源輸出軸帶動偏心輪轉動，偏心輪的軸承與推桿前端接觸并傳遞荷載，推桿的末端固定在上平臺一端的中間部位，帶動上平臺傳遞荷載，其中推桿穿在與其配套的導向軸支座內，用導向軸支座來限制推桿的徑向位移，導向軸支座在軸孔內設計有環(huán)形凹槽并在環(huán)形凹槽內注入潤滑油，減小了機械摩擦。上平臺的另一端與彈簧組接觸產生反向推力，彈簧組固定在豎向反力板上。
[0042]啟動固定在下平臺上的動力源,動力源輸出軸帶動偏心輪轉動,偏心輪的軸承與推桿前端接觸并傳遞荷載，推桿的末端固定在中平臺一端的中間部位，帶動中平臺傳遞荷載，其中推桿穿在與其配套的導向軸支座內，用導向軸支座來限制推桿的徑向位移，導向軸支座在軸孔內設計有環(huán)形凹槽并在環(huán)形凹槽內注入潤滑油，減小了機械摩擦。上平臺的另一端與彈簧組接觸產生反向推力，彈簧組固定在豎向反力板上。
[0043]在上平臺和中平臺之間對稱設置兩組水平軌道作為支撐和導向裝置，上平臺和中平臺分別在其對應的水平軌道上運動，水平軌道由蓋槽、V形槽和設置在兩者之間的鋼珠組成，所述的水平軌道中鋼珠與蓋槽和V形槽內面呈線性接觸，極大的減小了系統(tǒng)摩擦。
[0044]兩臺電動機傳遞的荷載方向呈一定的角度，即上平臺和中平臺的水平振動方向呈一定的角度，進而實現加載對象的水平方向雙向振動。
[0045]系統(tǒng)輸入的振動荷載幅值可通過兩種方法實現:一是通過更換振動動力源輸出軸上的偏心輪，選擇不同的偏心距，獲得不同的荷載幅值；二是通過改變兩組彈簧組的剛度系數來實現。當OA線與豎直方向OB線夾角α=0°時，平臺的行程達到最大，荷載最大；當α=180°時，平臺的行程達到最小，荷載最小。
[0046]系統(tǒng)輸入的荷載頻率和加速度通過控制機構來調節(jié)，所述的控制機構可以為數字式變頻控制儀進而實現變速及加速度的大小改變；可根據需要改變三個平臺間水平軌道的設置方向來實現不同夾角的荷載輸入方向。
[0047]本實用新型提供的一種雙向振動抗震試驗臺結構原理簡單，使用安全可靠，能夠同時輸入兩個水平方向的振動荷載，可近似的模擬地震荷載作用下結構物的地震反應，可為飽和土體液化特征研究提供了很好的設備基礎，對復合地基加載可研究其雙向動荷載作用下的動力特性，同時，成本較低，操作方便，適合推廣使用。
【權利要求】
1.雙向振動抗震試驗臺，其特征在于:包括從上到下依次平行設置的上平臺(2)、中平臺(3)和下平臺(4)，所述中平臺(3)設置在下平臺(4)上表面的水平軌道(5)上，上平臺(2)設置在中平臺(3)上表面的水平軌道(5)上，且下平臺(4)和中平臺(3)上表面的水平軌道(5)呈一定夾角；所述的上平臺(2)和中平臺(3)均連接有相應的動力機構，上平臺(2)和中平臺(3)分別由相應的動力機構驅動沿對應的水平軌道(5)運動，且在上平臺(2)和中平臺(3)的一端均連接有在動力機構驅動其水平運動時，能夠產生反作用力的彈簧組(12)。
2.根據權利要求1所述的雙向振動抗震試驗臺，其特征在于:所述的動力機構包括由動力源(6)驅動的偏心輪(9)和一端與偏心輪(9)配合的推桿(10)，推桿(10)的另一端與上平臺(2)或中平臺(3)連接。
3.根據權利要求2所述的雙向振動抗震試驗臺，其特征在于:所述偏心輪(9)的外部套設有軸承(7)，推桿(10)的一端與軸承(7)接觸。
4.根據權利要求2所述的雙向振動抗震試驗臺，其特征在于:所述的推桿(10)穿設在導向軸支座(11)內。
5.根據權利要求1所述的雙向振動抗震試驗臺，其特征在于:所述的動力機構均由控制機構(I)控制。
6.根據權利要求1所述的雙向振動抗震試驗臺，其特征在于:所述的彈簧組(12)固定在豎向反力板上。
7.根據權利要求1所述的雙向振動抗震試驗臺，其特征在于:所述的水平軌道(5)由V形槽(502)、設置在V形槽(502)內的多個鋼珠(503)和設置在V形槽(502)上方的蓋槽(501)組成，所述蓋槽(501)和V形槽(502)分別與上下方相應的平臺固定連接。
8.根據權利要求1所述的雙向振動抗震試驗臺，其特征在于:所述下平臺(4)和中平臺(3)上表面的水平軌道(5)方向相垂直。
【文檔編號】G01N33/24GK203719864SQ201420051968
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權日:2014年1月27日
【發(fā)明者】鐘國華, 高笑娟, 呂冰, 李躍輝, 楊為民 申請人:河南科技大學