CN207730415U - 一种超重力场中高频大推力单自由度水平振动台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超重力场中高频大推力单自由度水平振动台，采用双缸并推，适用于高g值离心场的高频大推力单自由度水平振动台；通过结构对称布局，解决吊篮整体的偏心问题；通过双缸并推的方式，实现驱动较大负载质量的振动；通过采用静压支承形式的液压缸，减小活塞杆运行的摩擦力，实现高频激振；通过应用可产生剪切变形的无间隙传力联接装置降低高g值离心场下振动台面的变形对活塞杆变形的影响。

Description

一种超重力场中高频大推力单自由度水平振动台

技术领域

本实用新型属于离心机超重力实验领域，尤其涉及一种超重力场中高频大推力单自由度水平振动台。

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，单自由度水平振动台主要采用单缸激振的方式，液压缸安装在基础底板的一端，采用油膜或导轨支承的振动台面安装在基础底板的另一端。液压缸活塞杆与振动台面通过销钉或螺纹进行紧固联接，实现活塞杆到台面的不失真运动传递。振动台组装完成后，将其基础底板安装在离心机吊篮底板上，形成离心机振动台。

传统的振动台存在以下缺陷：

1)液压缸与振动台面相比，其质量较大，将其安装在吊篮的一端，会引起吊篮的偏心，这种偏心会给离心机转臂带来附加弯矩，特别是在高g值环境下，这种附加弯矩会被放大，影响离心机的运行安全；

2)受吊篮内安装空间和吊篮整体偏心范围的限制，液压缸的尺寸受到约束，在供油压力一定的情况下，单个液压缸的出力较小，能驱动负载的质量也有限；

3)液压缸中活塞杆采用支撑环支承时，支撑环的摩擦力较大，当活塞杆高频运动时，支撑环的摩擦力会造成活塞杆运动的迟滞；

4)在高g值离心场下，振动台面会产生较大的变形，由于活塞杆与振动台面的紧固联接，振动台面的变形会直接传递给活塞杆，造成活塞杆与液压缸缸体之间出现研伤、卡滞的现象。

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高频大推力单自由度水平振动台。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种超重力场中高频大推力单自由度水平振动台，包括基础底板、振动台面和用于放置负载的模型箱，所述基础底板开设有导轨，所述导轨内设置有滑块，所述振动台面安装于所述基础底板上并与所述滑块固定连接；

所述振动台面为工字形结构，所述振动台面左右两侧的凹陷部对称安装有两个液压推动机构；

所述液压推动机构包括液压缸和两个联接装置，所述联接装置为可产生剪切变形的无间隙传力装置，所述液压缸包括缸体和活塞杆，所述缸体与所述基础底板固定连接，所述活塞杆贯穿所述液压缸并通过两个静压轴承支承，所述活塞杆的两端分别通过两个联接装置与所述振动台面的两横边部内侧连接。

作为优选，所述联接装置包括两个法兰、安装在两个法兰之间的若干钢板，其中一个法兰与所述液压缸的活塞杆连接，另外一个法兰与所述振动台面的横边部连接，所述钢板之间相互平行，所述钢板与所述法兰之间、相邻两块所述钢板之间均粘接有橡胶层，所述橡胶层内均匀布置有若干滚珠。

作为优选，最边侧橡胶层内的滚珠同时与该侧法兰和邻近的钢板接触，中间区域的橡胶层内的滚珠同时与相邻的两块钢板接触。

作为优选，所述液压缸的液压通道中设置有高频伺服阀

作为优选，所述液压缸与所述基础底板之间、所述模型箱与所述振动台面之间均通过螺钉固定，所述基础底板开设有用于与离心机吊篮底板连接的螺孔。

本实用新型的有益效果在于：

采用双缸并推，适用于高g值离心场的高频大推力单自由度水平振动台；通过结构对称布局，解决吊篮整体的偏心问题；通过双缸并推的方式，实现驱动较大负载质量的振动；通过采用静压支承形式的液压缸，减小活塞杆运行的摩擦力，实现高频激振；通过应用可产生剪切变形的无间隙传力联接装置降低高g值离心场下振动台面的变形对活塞杆变形的影响。

附图说明

图1是本实用新型所述超重力场中高频大推力单自由度水平振动台的主视结构示意图；

图2是本实用新型所述超重力场中高频大推力单自由度水平振动台的侧视结构示意图；

图3是本实用新型所述液压缸的结构示意图；

图4是本实用新型所述联接装置变形前的结构示意图；

图5是本实用新型所述联接装置受剪切力变形后的结构示意图；

图6是本实用新型超重力场中高频大推力单自由度水平振动台的应用示意图；

图中：1-基础底板，2-联接装置，3-液压缸，4-联接装置，5-导轨滑块，6- 振动台面，7-模型箱，8-联接装置，9-液压缸，10-联接装置，11-活塞杆，12-静压轴承，13-缸体，14-静压轴承，15-法兰，16-橡胶层，17-滚珠，18-钢板，19- 法兰。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

结合图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实用新型包括基础底板1、振动台面6和用于放置负载的模型箱7，基础底板1开设有导轨，导轨内设置有滑块5，振动台面6安装于基础底板1上并与滑块5固定连接，导轨作为振动台面6的运动支承，根据承力状况分布安装在基础底板1上；

振动台面6为工字形结构，振动台面6左右两侧的凹陷部对称安装有两个液压推动机构；

液压推动机构包括液压缸和两个联接装置，联接装置为可产生剪切变形的无间隙传力装置，液压缸包括缸体13和活塞杆11，缸体13与基础底板1固定连接，活塞杆11贯穿液压缸并通过两个静压轴承支承，活塞杆11的两端分别通过两个联接装置与振动台面6的两横边部内侧连接。

其中，液压缸与基础底板1之间、模型箱7与振动台面6之间均通过螺钉固定，基础底板1开设有用于与离心机吊篮底板连接的螺孔。

图6为本实用新型的应用示意图，图中双箭头方向代表振动方向，环向箭头方向代表转臂主轴的转动方向，状态a代表工作状态，状态b代表静止状态。

本实用新型所述超重力场中高频大推力单自由度水平振动台，结构采用对称布局，可以解决安装振动台后，吊篮整体的偏心问题，避免给离心机转臂带来附加弯矩；

对称布置的两个液压缸同步工作，每个液压缸配置两个高频伺服阀，这种“双缸并推，双阀并驱”的结构形式，相对单缸激振而言可以增大传递到振动台面6的推力，有效提升驱动负载的质量；

液压缸采用静压支承的方式，两端各设置一个静压轴承，防止活塞杆发生倾斜，采用静压支承，可以降低活塞杆与缸体13之间的摩擦力，有效削弱高频激振时活塞杆运动的迟滞现象；

可产生剪切变形的联接装置除两端的法兰之外，传力装置内部采用一层橡胶，一层钢板的组合形式，并将橡胶与钢板通过粘接的方式连成一体，每一层橡胶中都均匀布置若干滚珠，保证两端法兰之间实现钢质材料的无间隙接触；

联接装置中钢质材料的无间隙接触，保证了液压缸活塞杆输出推力至振动台面6的不失真传递，联接装置中橡胶层的切向滑动，可有效释放振动台面6 变形对液压缸活塞杆的影响，保证液压缸正常工作。

与现有技术相比，本实用新型所述超重力场中高频大推力单自由度水平振动台的优势如下：

采用对称结构，可以使结构的质心保持在中间位置，不偏移；

双缸同步推动振动台面6，推力较单缸增加一倍，提升了可驱动负载的质量；

采用静压支承的液压缸，摩擦力小，有利于高频振动的实现；

采用轴向无间隙力传递和切向柔性剪切变形集成一体的联接装置，一方面保证了活塞杆至振动台面6力的不失真传递，另一方面削弱了高g值离心场下振动台面6的变形对活塞杆的影响。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种超重力场中高频大推力单自由度水平振动台，包括基础底板、振动台面和用于放置负载的模型箱，所述基础底板开设有导轨，所述导轨内设置有滑块，所述振动台面安装于所述基础底板上并与所述滑块固定连接，其特征在于：

所述振动台面为工字形结构，所述振动台面左右两侧的凹陷部对称安装有两个液压推动机构；

所述液压推动机构包括液压缸和两个联接装置，所述联接装置为可产生剪切变形的无间隙传力装置，所述液压缸包括缸体和活塞杆，所述缸体与所述基础底板固定连接，所述活塞杆贯穿所述液压缸并通过两个静压轴承支承，所述活塞杆的两端分别通过两个联接装置与所述振动台面的两横边部内侧连接。

2.根据权利要求1所述的超重力场中高频大推力单自由度水平振动台，其特征在于：所述联接装置包括两个法兰、安装在两个法兰之间的若干钢板，其中一个法兰与所述液压缸的活塞杆连接，另外一个法兰与所述振动台面的横边部连接，所述钢板之间相互平行，所述钢板与所述法兰之间、相邻两块所述钢板之间均粘接有橡胶层，所述橡胶层内均匀布置有若干滚珠。

3.根据权利要求2所述的超重力场中高频大推力单自由度水平振动台，其特征在于：最边侧橡胶层内的滚珠同时与该侧法兰和邻近的钢板接触，中间区域的橡胶层内的滚珠同时与相邻的两块钢板接触。

4.根据权利要求1所述的超重力场中高频大推力单自由度水平振动台，其特征在于：所述液压缸的液压通道中设置有高频伺服阀。

5.根据权利要求1所述的超重力场中高频大推力单自由度水平振动台，其特征在于：所述液压缸与所述基础底板之间、所述模型箱与所述振动台面之间均通过螺钉固定，所述基础底板开设有用于与离心机吊篮底板连接的螺孔。