CN205559601U - 超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置，包括第一连接法兰、第二连接法兰、钢板和橡胶层，所述第一连接法兰用于与液压缸活塞杆连接，所述第二连接法兰用于与振动台面连接，一个或多个所述钢板和一个或多个所述橡胶层相间设于所述第一连接法兰和所述第二连接法兰之间，其特征在于：所述无间隙传力联接装置还包括滚珠，多个所述滚珠分别置于所述橡胶层内，每个所述滚珠在力传递方向的两个相对顶部分别与所述钢板、所述第一连接法兰或所述第二连接法兰接触。本实用新型通过在传统的剪切橡胶联接结构基础上增加可以实现刚性传力且能够随变形移动的滚珠，可以实现超重力场中可产生剪切变形的无间隙、不失真力传递。

Description

超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置

技术领域

本实用新型涉及一种传力联接装置，尤其涉及一种超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置。

背景技术

基于离心机提供的超重力场环境，振动台模型试验可以产生与原型相同的自重应力，真实反应原型在自然条件下的动力响应，再现地震作用下的土工结构变形与破坏机理。因此，离心机振动台成为解决岩土工程、环境工程和水利工程等领域相关科学问题的重要模拟试验平台。

当前，超重力场中的振动台普遍采用液压驱动的方式。液压缸作为动力执行元件，通过活塞杆与振动台面之间的联接装置，完成力的传递，实现振动台面及负载的振动。因此，实现力由液压缸活塞杆至振动台面的无间隙传递，保证振动波形的不失真成为再现地震破坏作用的一个关键问题。目前，液压缸活塞杆与振动台面之间的联接方式主要有螺纹、销和剪切橡胶等。

螺纹联接是通过活塞杆上的外(内)螺纹与振动台面上的内(外)螺纹的配合，将活塞杆与振动台面连成一体，实现力的传递。与螺纹类似，销联接是通过一根或多根销，将活塞杆与振动台面固定在一起，实现力的传递。剪切橡胶通常由一层钢板、一层高强度橡胶交替叠合而成，在液压缸输出推力较小时，可以实现力的不失真传递；同时，由于橡胶层的柔性作用，剪切橡胶可以产生一定的剪切变形。

上述传统的液压缸活塞杆与振动台面之间的联接方式，存在以下缺陷：

1、螺纹联接、销联接都可以实现力沿活塞杆轴向的不失真传递，但约束了液压缸活塞杆与振动台面之间可能产生相互运动的所有自由度，使两者成为一个整体，两者之间在切向(垂直于轴线方向)没有可产生剪切变形的柔性环节，不能产生柔性剪切变形；

2、剪切橡胶联接在液压缸活塞杆输出力较小时没有问题，但当液压缸活塞杆输出力较大时，由于剪切橡胶中含有柔性材料橡胶，其承力性能较钢质材料弱，所以橡胶会发生较大变形，吸收一部分力，造成活塞杆输出力与振动台面接收力之间的差异，产生力传递失真。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置，包括第一连接法兰、第二连接法兰、钢板和橡胶层，所述第一连接法兰用于与液压缸活塞杆连接，所述第二连接法兰用于与振动台面连接，一个或多个所述钢板和一个或多个所述橡胶层相间设于所述第一连接法兰和所述第二连接法兰之间，所述无间隙传力联接装置还包括滚珠，多个所述滚珠分别置于所述橡胶层内，每个所述滚珠在力传递方向的两个相对顶部分别与所述钢板、所述第一连接法兰或所述第二连接法兰接触。

作为优选，每一个所述橡胶层内均匀分布有多个所述滚珠。

具体地，所述橡胶层内设有球形的滚珠孔，所述滚珠孔在力传递方向的两端均开口，所述滚珠置于所述滚珠孔内。

具体地，所述橡胶层与所述钢板之间粘结连接。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过在传统的剪切橡胶联接结构基础上增加可以实现刚性传力且能够随变形移动的滚珠，可以实现超重力场中可产生剪切变形的无间隙、不失真力传递；其具体优点如下：

1、相对于螺纹联接、销联接而言，本实用新型引入了柔性环节即橡胶层，使联接装置在切向可以产生柔性变形，保证了活塞杆与缸筒的配合，有利于液压缸的正常工作；

2、相对于剪切橡胶而言，本实用新型在橡胶层内安装了钢制的滚珠，实现了联接装置中钢质材料的无间隙接触，保证了活塞杆输出推力的不失真传递。

附图说明

图1是本实用新型所述超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置的结构示意图之一，图中示出了橡胶层的内部结构；

图2是本实用新型所述超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置的结构示意图之二，图中示出了橡胶层的内部结构；

图3是本实用新型所述超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置的结构示意图之三，图中示出了橡胶层的内部结构；

图4是本实用新型所述超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置在产生剪切变形时的结构示意图，图中示出了橡胶层的内部结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型所述超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置，包括第一连接法兰1、第二连接法兰5、钢板4、橡胶层2和滚珠3，第一连接法兰1用于与液压缸活塞杆(图中未示)连接，第二连接法兰5用于与振动台面(图中未示)连接，一个或多个钢板4和一个或多个橡胶层2相间设于第一连接法兰1和第二连接法兰5之间，橡胶层2与钢板4之间粘结连接，橡胶层2内设有球形的滚珠孔(图中未标记)，所述滚珠孔在力传递方向的两端均开口(其开口面积较小，开口圆的直径一般为0.5-5mm)，多个滚珠3分别置于橡胶层2内的滚珠孔内，每一个橡胶层2内均匀分布有多个滚珠3，每个滚珠3在力传递方向的两个相对顶部分别与钢板4、第一连接法兰1或第二连接法兰5接触。

根据具体应用需要，本无间隙传力联接装置的具体结构可以不同，下面以三个实施例具体说明：

实施例1：

如图1所示，本无间隙传力联接装置共包括三个橡胶层2和两个钢板4，每个橡胶层2内的滚珠3在与力传递方向垂直的方向均匀分布有四层，其它结构与上述相关结构相同。

实施例2：

如图2所示，本无间隙传力联接装置共包括二个橡胶层2和一个钢板4，其它结构与实施例1相关结构相同。

实施例3：

如图3所示，本无间隙传力联接装置共包括四个橡胶层2和三个钢板4，其它结构与实施例1相关结构相同。

橡胶层2和钢板4的数量根据液压缸活塞杆与振动台面之间的距离、橡胶层2的厚度、钢板4的厚度来确定。

结合图1-图4，本实用新型所述超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置的工作原理如下：

1、轴向无间隙力传递：

如图1所示，液压缸活塞杆输出的推力沿轴向的传递路径为：第一连接法兰1、第一列的滚珠3、第一个钢板4、第二列的滚珠3、第二个钢板4、第三列的滚珠3、第二连接法兰5，第一连接法兰1、滚珠3、钢板4、第二连接法兰5之间的无间隙接触，保证了活塞杆输出推力的无间隙传递，即保证了力传递的不失真。

如图2所示，液压缸活塞杆输出的推力沿轴向的传递路径为：第一连接法兰1、第一列的滚珠3、钢板4、第二列的滚珠3、第二连接法兰5，第一连接法兰1、滚珠3、钢板4、第二连接法兰5之间的无间隙接触，保证了活塞杆输出推力的无间隙传递，即保证了力传递的不失真。

如图3所示，液压缸活塞杆输出的推力沿轴向的传递路径为：第一连接法兰1、第一列的滚珠3、第一个钢板4、第二列的滚珠3、第二个钢板4、第三列的滚珠3、第三个钢板4、第四列的滚珠3、第二连接法兰5，第一连接法兰1、滚珠3、钢板4、第二连接法兰5之间的无间隙接触，保证了活塞杆输出推力的无间隙传递，即保证了力传递的不失真。

2、切向柔性剪切变形：

如图4所示，当振动台面产生如箭头所示的切向变形时，这种变形会直接通过第二连接法兰5作用在本联接装置上。此时，本联接装置中的橡胶层2会发生切向滑动，橡胶层2中的滚珠3也会跟随橡胶层2的滑动进行滚动或滑动。每一个橡胶层2都可以发生这种滑动，橡胶层2越多，滑动效应越明显。通过本联接装置切向的这种柔性变形，可以将振动台面的变形对液压缸活塞杆的附加弯矩作用释放，从而不影响液压缸活塞杆与缸筒之间的配合关系，保证液压缸的正常工作。

图4中的d为本联接装置在剪切方向的柔性变形长度，橡胶层2越多，它在剪切方向的柔性变形就越大；橡胶层2的数目可根据振动台面在超重力场中的最大变形长度确定。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.一种超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置，包括第一连接法兰、第二连接法兰、钢板和橡胶层，所述第一连接法兰用于与液压缸活塞杆连接，所述第二连接法兰用于与振动台面连接，一个或多个所述钢板和一个或多个所述橡胶层相间设于所述第一连接法兰和所述第二连接法兰之间，其特征在于：所述无间隙传力联接装置还包括滚珠，多个所述滚珠分别置于所述橡胶层内，每个所述滚珠在力传递方向的两个相对顶部分别与所述钢板、所述第一连接法兰或所述第二连接法兰接触。

2.根据权利要求1所述的超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置，其特征在于：每一个所述橡胶层内均匀分布有多个所述滚珠。

3.根据权利要求1或2所述的超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置，其特征在于：所述橡胶层内设有球形的滚珠孔，所述滚珠孔在力传递方向的两端均开口，所述滚珠置于所述滚珠孔内。

4.根据权利要求1或2所述的超重力场中可产生剪切变形的无间隙传力联接装置，其特征在于：所述橡胶层与所述钢板之间粘结连接。