一种离心机单向振动台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种离心机单向振动台，吊篮与离心机转臂之间通过关节轴承连接，可实现吊篮在竖直平面内旋转，从而减小振动台工作时对离心机产生的振动冲击；作动器组件的直线驱动实现了地震模拟；作动器组件采用对称均布的布局方式，最大程度地将质心布置于该试验系统的轴线上，有效降低了作动器激振过程所产生的垂向分量，减少了对土工离心机的不利影响；通过直线胀套实现了对作动器组件的固定，消除了作动器与吊篮之间的间隙，有效提高了作动器组件的连接刚度；将该试验系统安装在土工离心机上，通过土工离心机产生超重力环境、该试验系统产生地震环境的方式实现了超重力环境下的地震环境再现。

【技术实现步骤摘要】
一种离心机单向振动台
本技术属于振动试验装备
，具体涉及一种离心机单向振动台。
技术介绍
国际学术界和工程界普遍认为模拟地震动的最有效途径是振动台，振动台分为地面振动台和离心机振动台。离心机振动台，振动台安装在离心机上，离心机利用高速旋转的长臂产生n倍于重力加速度的离心加速度，在1/n比尺的物理模型上产生与原型等效的重力场，同时对原型时间也缩短n倍，从而实现“时空压缩”。例如当离心机产生150g的超重力场时，0.5m厚的模型土体等效现场75m厚的场地岩土体，历时1s的高频激振复现150s持时的实际地震。因此，离心机振动台能真实地模拟地震动在大尺度空间内的传递规律和岩土体的灾变效应，是目前唯一能在模型尺度上再现大尺度岩土体地震动传播及灾变形成和演化的科研装置。由于离心机振动台的独特优势，西方发达国家不断投入力量研发此类装置。利用离心机振动台，上世纪90年代初美、英、日等国20多家单位联合完成了由美国国家自然科学基金会(NSF)资助的VELACS项目。该项目验证了相关岩土体本构模型的适用性，将离心机振动台试验技术推向了一个高峰，并有力地推动了地震岩土工程从总应力分析向有效应力分析的转变。目前，国外内已经研制了多台套离心机单向振动台，但现有的离心机单向振动台的工作方式和结构无法满足大尺寸、大质量模型的试验需求，已经成为制约地震岩土工程进一步发展的瓶颈。因此急需研发出一种离心机单向振动台来解决以上问题。
技术实现思路
为解决上述
技术介绍
中提出的问题，本技术提供了一种离心机单向振动台。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种离心机单向振动台，包括：吊篮单元；吊篮单元包括吊臂和底板；吊臂与离心机的转臂连接，底板与吊臂连接；承载单元；承载单元包括台面和沿一个方向的约束导向装置；约束导向装置的一部分安装在底板上，约束导向装置的另一部分安装在台面下方；试验件安装在模型箱内，模型箱安装在台面上方；用于提供振动动力的至少一个作动器；作动器的动力输出端与台面连接，作动器的作动方向为约束导向装置的导向方向；用于对作动器、油源单元进行控制的控制单元；控制单元的控制信号输出端分别与作动器的控制信号输入端和油源单元的控制信号输入端连接。优选地，作动器为四个，台面的两端各设置两个作动器，位于台面两端的作动器基于台面的中心对称分布。优选地，台面形成为十字型，四个作动器分别置于台面的四个缺口内。具体地，作动器包括小蓄能器、伺服阀组件、阀块、液压缸，作动器通过油源单元供油，液压缸的活塞杆作用于台面。具体地，油源单元包括地面液压泵站、液压旋转接头和蓄能器分配模块；蓄能器分配模块包括大蓄能器组件、液压管路和控制阀；大蓄能器组件包括两组，且分别安装于两个吊臂上，大蓄能器组件沿离心机的离心力方向安装；控制阀用于对四个作动器同步供油。具体地，在底板上开设有安装作动器的凹槽，作动器安装在凹槽内，作动器与凹槽的侧壁形成横向间隙，直线胀套包括螺钉、上锥套、下锥套、侧板，侧板的上下两端形成有两个相互连通的锥孔，两个锥孔的较小的一端相靠近，上锥套、下锥套分别置于两个锥孔内安装，上锥套和下锥套之间形成间隙，上锥套、下锥套、底板上均设置有螺孔，一螺钉依次旋入上锥套、下锥套和底板；侧板的两侧分别与底板凹槽的一侧、作动器的一侧胀紧连接。具体地，控制单元包括：用于将常重力场单向振动波形处理为超重力场单向加载波形的波形预处理模块；用于单向振动波形控制的波形修正控制模块；用于多阀同步控制、多缸高频同步控制、多缸力纷争控制的伺服控制模块；用于测试反馈的传感模块；拟开展试验的常重力场单向振动波形通过波形预处理模块的输入端输入，波形修正控制模块的信号输入端分别与波形预处理模块的信号输出端、传感模块的信号输出端连接，伺服控制模块的信号输入端分别与波形修正控制模块的信号输出端、传感模块的信号输出端连接，伺服控制模块的信号输出端与作动器的信号输入端连接。一种离心机单向振动台的控制方法，包括基于逆频响函数反向补偿的多缸高频同步控制方法和多液压缸力纷争控制方法；基于逆频响函数反向补偿的多缸高频同步控制方法包括以下步骤：S1、首先，发送同一路辨识驱动信号，进行振动发生，并获得各液压缸的输出加速度响应信号，利用单输入单输出系统下驱动信号和响应信号计算辨识出各个作动器的加速度频响函数；S2、再利用各液压缸频响函数计算出各频率点的频响函数差异量，通过逆频响函数反向计算出多个作动器同步输出的驱动信号补偿量，通过将该补偿量引入到各个作动器的驱动信号，达到多作动器高频同步输出结果；多液压缸力纷争控制方法包括以下步骤：A1、通过测量各个液压作动器的压差信号，根据多作动器作用于同一个平面下的自由度解耦方法，针对于使振动台面有发生静态变形趋势的控制自由度，将其控制量设置为0。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、吊篮与离心机转臂之间通过关节轴承连接，可实现吊篮在竖直平面内旋转，从而减小振动台工作时对离心机产生的振动冲击；2、台面内部采用网格型箱体焊接结构，在保证足够刚度的同时，极大程度降低了运动质量；3、作动器组件的直线驱动实现了地震模拟；4、作动器组件采用对称均布的布局方式，最大程度地将质心布置于该试验系统的轴线上，有效降低了作动器激振过程所产生的垂向分量，减少了对土工离心机的不利影响；5、通过蓄能器组件对作动器供油，有效降低了对液压油源流量的需求；6、通过直线胀套实现了对作动器组件的固定，消除了作动器与吊篮之间的间隙，有效提高了作动器组件的连接刚度；7、将该试验系统安装在土工离心机上，通过土工离心机产生超重力环境、该试验系统产生地震环境的方式实现了超重力环境下的地震环境再现。附图说明图1是本申请的正视图；图2是本申请的俯视图；图3是本申请的作动器组件结构示意图；图4是本申请的作动器安装示意图；图5是本申请的直线胀套结构示意图；图6是本申请的立体图；图中：1.吊臂，2.模型箱，3.作动器组件，4.约束导向装置，5.吊篮，6.台面，7.大蓄能器组件，8.小蓄能器，9.伺服阀组件，10.阀块，11.液压缸，12.滑动轴承Ⅰ，13.活塞法兰，14.滑动轴承Ⅱ，15.直线胀套，16.螺钉，17.上锥套，18.侧板，19.下锥套。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术提供以下技术方案：如图1-6所示，一种离心机单向振动台，包括：吊篮5单元；吊篮5单元包括吊臂1和底板；吊臂1与离心机的转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心机单向振动台，其特征在于，包括：/n吊篮单元；吊篮单元包括吊臂和底板；吊臂与离心机的转臂连接，底板与吊臂连接；/n承载单元；承载单元包括台面和沿一个方向的约束导向装置；约束导向装置的一部分安装在底板上，约束导向装置的另一部分安装在台面下方；试验件安装在模型箱内，模型箱安装在台面上方；/n用于提供振动动力的至少一个作动器；作动器的动力输出端与台面连接，作动器的作动方向为约束导向装置的导向方向；/n用于对作动器、油源单元进行控制的控制单元；控制单元的控制信号输出端分别与作动器的控制信号输入端和油源单元的控制信号输入端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种离心机单向振动台，其特征在于，包括：
吊篮单元；吊篮单元包括吊臂和底板；吊臂与离心机的转臂连接，底板与吊臂连接；
承载单元；承载单元包括台面和沿一个方向的约束导向装置；约束导向装置的一部分安装在底板上，约束导向装置的另一部分安装在台面下方；试验件安装在模型箱内，模型箱安装在台面上方；
用于提供振动动力的至少一个作动器；作动器的动力输出端与台面连接，作动器的作动方向为约束导向装置的导向方向；
用于对作动器、油源单元进行控制的控制单元；控制单元的控制信号输出端分别与作动器的控制信号输入端和油源单元的控制信号输入端连接。


2.根据权利要求1所述的一种离心机单向振动台，其特征在于：作动器为四个，台面的两端各设置两个作动器，位于台面两端的作动器基于台面的中心对称分布。


3.根据权利要求2所述的一种离心机单向振动台，其特征在于：台面形成为十字型，四个作动器分别置于台面的四个缺口内。


4.根据权利要求3所述的一种离心机单向振动台，其特征在于：作动器包括小蓄能器、伺服阀组件、阀块、液压缸，作动器通过油源单元供油，液压缸的活塞杆作用于台面。


5.根据权利要求4所述的一种离心机单向振动台，其特征在于：油源单元包括地面液压泵站、液压旋转接头和蓄能器分配模块；蓄能器分配模块包括大蓄能器组件、液压管路和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珏，刘谦，黎启胜，罗昭宇，严侠，张平，宋琼，胡勇，刘伟，李晓琳，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院总体工程研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51