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Abstract

本发明提供了一种适用于多点振动台试验模拟边界的多向可调刚度弹簧，包括刚度控制器、片状环向弹簧和碟形弹簧；刚度控制器为筒状结构，包括位于中部的控制轴、顶部、侧壁以及位于底部并与控制轴固定连接的调节器，在刚度控制器顶部开设有出口，在侧壁上也开设有狭长的出口，片状环向弹簧和碟形弹簧一端置于刚度控制器内，分别连接到控制轴的侧向及上部，另一端分别由刚度控制器的侧壁以及顶部开设的出口穿出，环绕刚度控制器的侧壁及刚度控制器顶上。本发明能够同时调节弹簧的多向刚度，可以应用在多点地震动试验进行人工边界的模拟。

Description

一种适用于多点振动台试验模拟边界的多向可调刚度弹簧
技术领域
本发明涉及弹簧技术领域，尤其是指一种适用于多点地震动试验的多向刚度可调弹簧装置。
背景技术
目前，有众多的弹性刚度可调的弹簧装置，但是大多都结构复杂，在实际工程应用过程中产生诸多不便。特别是针对地震动试验，有采用横、纵梁柔性连接的模型箱和改变弹簧工作长度的装置等来调节刚度，但是普遍存在着装置设计繁琐，不具有通用性，而且只有单向刚度调节的功能。
在结构的抗震分析中，合理的确定地基的条件情况是确保试验准确的前提。现有的振动台大多数是用来模拟地震动的多维一致激励，而大跨结构的抗震分析是需要多点振动台试验进行模拟实际地震情况的。地震动输入是通过在人工边界上施加等效节点力实现的，对于人工边界的处理又需要考虑地基的惯性和阻尼效应，因此需要改变地基的三维刚度情况，所以在多点振动台试验需要一种装置简单、能够同时改变多向刚度的装置，用于分布式的人工边界模拟。
发明内容
本发明提供了一种适用于多点振动台试验模拟边界的多向可调刚度弹簧，该装置解决了弹簧多向弹性刚度可调的问题，通过旋转所述刚度控制器底部的调节器，将部分片状环向弹簧和部分碟形弹簧旋入并压缩于刚度控制器内，从而改变刚度控制器外部弹簧刚度。技术方案如下：
一种多向可调刚度弹簧，包括刚度控制器、片状环向弹簧和碟形弹簧；刚度控制器为筒状结构，包括位于中部的控制轴、顶部、侧壁以及位于底部并与控制轴固定连接的调节器，在刚度控制器顶部开设有出口，在侧壁上也开设有狭长的出口，所述片状环向弹簧和所述碟形弹簧一端置于所述刚度控制器内，分别连接到控制轴的侧向及上部，另一端分别由所述刚度控制器的侧壁以及顶部开设的出口穿出，环绕所述刚度控制器的侧壁及所述刚度控制器顶上；通过旋转刚度控制器底部的调节器，将部分片状环向弹簧和部分碟形弹簧旋入并压缩于刚度控制器内，从而改变刚度控制器外部弹簧刚度。
优选地，所述的刚度控制器包括环向刚度控制器、纵向刚度控制器和控制器合封盖；所述纵向刚度控制器嵌套于所述环向刚度控制器内，并同轴固接于所述环向刚度控制器顶部；所述控制轴上端通过轴承与所述环向刚度控制器顶面中心连接，下端由所述控制器合封盖上预留的控制口穿出；所述控制器合封盖通过螺纹旋紧于所述环向刚度控制器下端。
所述纵向刚度控制器为上、下端开口的环箍结构，其内壁的上半部分设有与所述碟形弹簧充分咬合的螺纹，下半部分光滑，且所述纵向刚度控制器下半部分的内径略小于上半部分的内径。
所述环向刚度控制器为上端封闭、下端开口的筒状结构，在所述环向刚度控制器的顶面和所述纵向刚度控制器接合处开有可供所述碟形弹簧穿出的控制口，下端外壁处留有螺纹；所述环向刚度控制器侧壁留有可供所述片状环向弹簧穿出的控制缝。
所述控制轴整体为圆柱体，位于所述纵向刚度控制器和所述控制器合封盖部分段呈正六边柱形；所述控制轴上端正六边柱形套有圆盘；所述圆盘中心留有与所述控制轴上端六边形段完全咬合的正六边形孔，所述圆盘侧壁留有与所述纵向刚度控制器上部完全咬合的螺纹。
所述控制器合封盖包括有控制器底盖；所述控制器底盖和所述调节器中心都留有与所述控制轴下端六边形段完全咬合的正六边形孔；通过螺母旋紧在所述调节器侧部固定孔及所述调节器端部锁孔处。
所述片状环向弹簧的内端部固接在所述控制轴的中部，绕所述控制轴旋转；所述片状环向弹簧通过所述环向刚度控制器侧壁的控制缝穿出。
所述碟形弹簧下端处固接在所述控制轴的圆盘上，并由所述环向刚度控制器上表面预留的控制口穿出。
本发明具有的优点和积极效果是：
一)通过调节器旋转所述控制轴，将部分片状环向弹簧和碟形弹簧旋入并压缩于刚度控制器内，然后螺母拧紧在调节器端部的锁孔，以此改变外部弹簧的长度，给实际使用需要改变弹簧刚度的工作带来便利性，同时操作简单。
二)该装置设计能够同时调节弹簧的多向刚度，可以应用在多点地震动试验进行人工边界的模拟。
附图说明
图1为弹簧装置三维示意图。
图2为弹簧装置俯视图。
图3为弹簧装置正视图。
图4为控制器合封盖底部视图。
图5为控制轴示意图。
图中：1、刚度控制器；2、片状环向弹簧；3、碟形弹簧；4、调节器；1-1、环向刚度控制器；1-2、纵向刚度控制器；1-3、控制轴；1-4、控制器合封盖；5、轴承；6、控制口；7、控制缝；8、圆盘；9、控制器底盖；10、螺母；11、固定孔；12、锁孔。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
本发明的适用于多点振动台试验模拟边界的多向可调刚度弹簧由以下部分组成：刚度控制器1、片状环向弹簧2和碟形弹簧3三个部分；片状环向弹簧2和碟形弹簧3一端置于刚度控制器1内，另一端分别由刚度控制器1的侧壁以及顶部预留的出口穿出，环绕刚度控制器1的侧壁及置于刚度控制器1顶上；通过旋转刚度控制器1底部的调节器4，将部分片状环向弹簧2和部分碟形弹簧3旋入并压缩于刚度控制器1内，从而改变刚度控制器1外部弹簧刚度；所述环向刚度控制器1-1为上端封闭、下端开口的筒状结构，在环向刚度控制器1-1的顶面和纵向刚度控制器1-2接合处开有可供碟形弹簧3穿出的控制口6，下端外壁处留有螺纹，并且环向刚度控制器1-1侧壁留有可供片状环向弹簧2穿出的矩形控制缝7；所述纵向刚度控制器1-2为上、下端开口的环箍结构，其内壁的上半部分设有与碟形弹簧3等充分咬合的螺纹，下半部分光滑，且纵向刚度控制器1-2下半部分的内径略小于上半部分的内径；所述控制轴1-3整体为圆柱体，位于纵向刚度控制器1-2和控制器合封盖1-4部分段呈正六边柱形，且控制轴1-3上端六边形段套有圆盘8；该圆盘8中心留有与控制轴1-3上端六边形段完全咬合的正六边形孔，且圆盘8侧壁留有与纵向刚度控制器1-2上部完全咬合的螺纹；所述控制器合封盖1-4包括有控制器底盖9和调节器4，控制器底盖9和调节器4中心都留有与所述控制轴1-3下端六边形段完全咬合的正六边形孔。
通过下述步骤安装操作，首先将碟形弹簧3下端固接在圆盘8上，圆盘8旋入纵向刚度控制器1-2上部螺纹段；将控制轴1-3由纵向刚度控制器1-2及圆盘8预留孔穿入，并通过轴承5与环向刚度控制器1-1顶部连接；并且碟形弹簧3由环向刚度控制器1-1顶端预留的控制口6穿出，同时将纵向刚度控制器1-2与环向刚度控制器1-1同轴固接；然后片状环向弹簧2的端部固接在控制轴1-3的中部，绕控制轴1-3旋转并且通过控制缝7穿出；最后控制器底盖9穿过控制轴1-3下部，通过螺纹旋紧于环向刚度控制器1-1下端，并且将调节器4安装在控制轴1-3下端的正六边形段，螺母10旋紧在调节器4侧部固定孔11。
藉此，通过旋转刚度控制器1底部的调节器4，将部分片状环向弹簧2旋入并压缩于刚度控制器1内，以此完成对刚度控制器1外部片状环向弹簧2工作长度的调整，从而改变水平方向的刚度；在调整水平方向刚度的同时，调节器4的旋转带动圆盘8在纵向刚度控制器1-2内上下转动，将部分碟形弹簧3旋入并压缩于刚度控制器1内，以此完成对刚度控制器1外部碟形弹簧2工作长度的调整，从而改变竖直方向的刚度，用以模拟地基三维刚度情况。
本发明并不限于上文描述的实施方式，以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于多点振动台试验模拟边界的多向可调刚度弹簧，包括刚度控制器、片状环向弹簧和碟形弹簧；刚度控制器为筒状结构，包括位于中部的控制轴、顶部、侧壁以及位于底部并与控制轴固定连接的调节器，在刚度控制器顶部开设有出口，在侧壁上也开设有狭长的出口，所述片状环向弹簧和所述碟形弹簧一端置于所述刚度控制器内，分别连接到控制轴的侧向及上部，另一端分别由所述刚度控制器的侧壁以及顶部开设的出口穿出，环绕所述刚度控制器的侧壁及所述刚度控制器顶上；通过旋转刚度控制器底部的调节器，将部分片状环向弹簧和部分碟形弹簧旋入并压缩于刚度控制器内，从而改变刚度控制器外部弹簧刚度。
2.根据权利要求1所述的多向可调刚度弹簧，其特征在于，所述的刚度控制器包括环向刚度控制器、纵向刚度控制器和控制器合封盖；所述纵向刚度控制器嵌套于所述环向刚度控制器内，并同轴固接于所述环向刚度控制器顶部；所述控制轴上端通过轴承与所述环向刚度控制器顶面中心连接，下端由所述控制器合封盖上预留的控制口穿出；所述控制器合封盖通过螺纹旋紧于所述环向刚度控制器下端。
3.根据权利要求2所述的多向可调刚度弹簧，其特征在于，所述纵向刚度控制器为上、下端开口的环箍结构，其内壁的上半部分设有与所述碟形弹簧充分咬合的螺纹，下半部分光滑，且所述纵向刚度控制器下半部分的内径小于上半部分的内径。
4.根据权利要求2所述的多向可调刚度弹簧，其特征在于：所述环向刚度控制器为上端封闭、下端开口的筒状结构，在所述环向刚度控制器的顶面和所述纵向刚度控制器接合处开有可供所述碟形弹簧穿出的控制口，下端外壁处留有螺纹；所述环向刚度控制器侧壁留有可供所述片状环向弹簧穿出的控制缝。
5.根据权利要求2所述的多向可调刚度弹簧，其特征在于：所述控制轴整体为圆柱体，位于所述纵向刚度控制器和所述控制器合封盖部分段呈正六边柱形；所述控制轴上端正六边柱形套有圆盘；所述圆盘中心留有与所述控制轴上端六边形段完全咬合的正六边形孔，所述圆盘侧壁留有与所述纵向刚度控制器上部完全咬合的螺纹。
6.根据权利要求2所述的多向可调刚度弹簧，其特征在于：所述控制器合封盖包括有控制器底盖；所述控制器底盖和所述调节器中心都留有与所述控制轴下端六边形段完全咬合的正六边形孔；通过螺母旋紧在所述调节器侧部固定孔及所述调节器端部锁孔处。
7.根据权利要求4所述的多向可调刚度弹簧，其特征在于：所述片状环向弹簧的内端部固接在所述控制轴的中部，绕所述控制轴旋转；所述片状环向弹簧通过所述环向刚度控制器侧壁的控制缝穿出。
8.根据权利要求5所述的多向可调刚度弹簧，其特征在于：所述碟形弹簧下端处固接在所述控制轴的圆盘上，并由所述环向刚度控制器上表面预留的控制口穿出。
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