[发明专利]一种变频多级振动加载试验装置

说明书

技术领域

本发明属于土木工程测试仪器技术领域，涉及一种变频多级振动加载试验装置。

背景技术

振动荷载是土木工程中基本的荷载形式之一，其对工程结构的影响远比静荷载复杂，模型试验是研究振动荷载产生的各种复杂工程问题和科学理论问题的必须研究手段，而振动加载设备一直是模型试验中的核心装置，目前国内外已有研制了各种振动试验机，如振动台、电磁激振器、液压振动加载等设备，但这些装置存在一定的缺点，如制造和试验费用高昂、体积大不适用于小型模型试验、动力荷载不稳定、通用性差等。因此模型试验研究中急需一种制造和试验费用便宜、体积小、振动荷载加载质量高、通用性好的振动加载试验机。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种变频多级振动加载试验装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种变频多级振动加载试验装置，该试验装置包括底板、顶板、平衡配重块、变速电机、支撑组件、固定组件、传动组件、振动传感器及偏心块，所述的底板与顶板通过支撑组件相连接，所述的固定组件将变速电机、传动组件及偏心块固定安装在顶板上，所述平衡配重块的安装位置与变速电机的重心位置关于顶板中心线对称，所述的振动传感器分别对称相向地设置在底板和顶板上；

所述的实验装置通过变速电机带动对称设置而转向相反的偏心块旋转，使水平偏心力互相抵消，并通过弹簧输出纵向正谐振动载荷。

所述底板可以根据实际需要更换，如尺寸较大时，应增加加强筋防止板材变形；所述平衡配重块的质量等于变速电机和电机传动带质量之和，其最佳位置应使振动过程中顶板水平位移最小；所述变速电机的功率大、体积小、质量轻而且性能可靠。

所述的支撑组件包括弹簧支撑螺纹杆和弹簧，所述的弹簧支撑螺纹杆为至少一对，并对称设置在底板上，向上穿过设置在顶板上的弹簧支撑螺纹杆穿出孔，将底板和顶板连接起来，所述弹簧套设在弹簧支撑螺纹杆上。

所述的弹簧分为相互独立的顶板弹簧和底板弹簧，所述顶板弹簧的一端通过弹簧卡扣固定在顶板上，另一端通过垫片连接至弹簧支撑螺纹杆的螺母上，所述底板弹簧的两端分别固定在底板和顶板上。所述的弹簧卡扣下部呈圆柱体状，用于连接弹簧，其圆柱体的直径略小于弹簧内径，上部为正六面体状，用于限制弹簧移动，其外接圆直径大于弹簧外直径，其内部设有与弹簧支撑螺纹杆相匹配的螺纹。

弹簧的选择应避免振动过程中顶板与底板相互碰撞，而且不能过长以免造成振动过程中试验机重心不稳，弹簧支撑螺纹杆尺寸应与弹簧相配套。顶板弹簧与底板弹簧的型号一致，顶板弹簧用弹簧卡扣压紧，可增加试验机振动稳定性，而且使顶板振动位移振幅减小一半。所述弹簧卡扣下部连接弹簧的圆柱体的直径略小于弹簧内直径，上部限制弹簧移动的正六面体的外接圆直径大于弹簧外直径，其内部有与中心杆相匹配的螺纹，该弹簧卡扣不仅可以减小弹簧水平弯曲，而且能避免传统弹簧卡扣在振动过程中的松动问题。

所述的固定组件包括一级从动齿轮支架、电机支架、二级从动齿轮支架及偏心块固定圆盘，所述的一级从动齿轮支架、二级从动齿轮支架及电机支架将传动组件固定安装在顶板上，所述的偏心块固定圆盘将偏心块固定在传动组件上。

所述的一级从动齿轮支架和二级从动齿轮支架均为一对，所述一级从动齿轮对称安装在顶板的正中央，所述二级从动齿轮支架对称安装在顶板的左右两端。

所述的传动组件包括电机主动齿轮、电机从动齿轮、传动带、一级从动齿轮、二级从动齿轮、一级从动齿轮轴承、二级从动齿轮轴承及咬合齿轮，所述的一级从动齿轮、咬合齿轮及电机从动齿轮通过一级从动齿轮轴承固定在一级从动齿轮支架上，所述的二级从动齿轮通过二级从动齿轮轴承固定在二级从动齿轮支架上，所述电机主动齿轮与电机从动齿轮之间、一级从动齿轮与二级从动齿轮之间通过传动带相连接。

所述的一级从动齿轮、咬合齿轮、二级从动齿轮及偏心块固定圆盘均为两对。

所述的传动带为皮带或链条。

所述的底板上还设有增重板，该增重板上设有螺栓孔，增重板通过增重板固定螺纹杆穿过螺栓孔固定安装在底板上。

本发明采用高强轻质材料，工作时，通过调节变速电机的转速和传动齿轮的直径比，进行振动荷载频率的调节；通过调节增重板的质量，进行振动荷载基准值的调节；通过调节偏心块的材质、厚度、数量、中心角及其在偏心块固定圆盘上的布置位置，进行振动荷载振幅的调节。同时安装在顶板和底板上的振动传感器能够用来监测试验装置输出的振动荷载信息，并判断是否满足模型试验的要求。