土工离心模拟试验水平加载装置

摘要

本发明公开了一种土工离心模拟试验水平加载设备。加载支架固定在模型箱上，电机置于加载支架的双梁中间；电机安装在电机支架上，电机支架固定在高度调节支架的下部，高度调节支架上部固定在加载支架的下部，调节螺栓使高度调节支架升降。调速电机的主轴通过联轴器与减速器的输入轴连接，减速器安装在减速器支架上，其输出轴与输入轴垂直状态，可将电机的旋转扭力变为水平移动的拉力或推力；减速器支架的一面中心孔周围设有同心的4个圆弧槽，用螺栓与电机支架连接，旋转减速器支架调整加载角度，减速器安装在减速器支架的另一面上。本发明适用离心试验的各类水平加载模型，具有加载速度可调，加载精度高以及适应高离心力环境等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种土工离心模拟试验装置，尤其是涉及一种土工离心模拟试验水平加载设备。

背景技术

土工离心模型试验是目前国际岩土工程界广为关注和大力发展的一项物理模拟技术，广泛应用岩土工程的各个领域，其优点是能以原型材料模型，在原型应力状态下，显示出土体变形的全过程，较真实地模拟土体的应力应变本构关系。

土工离心模拟试验过程中模型边界条件施加的正确与否直接关系到试验数据的准确和成果的可靠，试验过程中经常需要对模型或构筑物施加垂直或水平外力，以符合原型构筑物的应力应变条件。在超重力条件下（ng）通过机械装置对模型施加外力通常比常重力（1g）条件下困难很多，解决模型加载方法往往成为试验成功的关键问题。

国内外离心模型试验水平加载方式有多种。早期的实验多针对具体实验专门设计，结构灵活性和通用性较差；近年出现的机载机械手很好地实现了通用性和实验过程的灵活控制，但加荷范围有限，对离心加速度有严格要求，关键是整套装置建造高，不宜推广。本发明设计的水平加载装置利用调速电机作为动力，能适应高离心力场的环境，具有加载动力大，速度可调等特点，极大的提高了模型试验精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土工离心模拟试验用的水平加载装置，该装置能够利用电机进行单点或多点水平加载。采用调速电机能够实现加载速度连续可调，利用用伺服电机实现静力加载，或不同波形的位移和力循环加载，以适应不同模型不同工况的模拟试验。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括加载支架、高度调节支架、减速器、减速器支架、电机、电机支架和联轴器；加载支架固定在模型箱上，模型箱上设有多个等距的螺孔，根据要求加载支架固定在相应的螺孔中；加载支架断面为双梁结构，电机置于在双梁中间任意位置；电机安装在模型箱内的电机支架上，电机支架固定在高度调节支架的下部，高度调节支架上部固定在加载支架的下部，高度调节支架为双层筒状结构，调节调节支架固定螺栓使高度调节支架升高或降低；电机的主轴通过联轴器与减速器的输入轴连接，倒L形的减速器支架的短边与电机支架连接，倒L形的减速器支架的长边安装减速器，其输出轴与输入轴垂直，将电机的旋转扭力变为直线移动，使输出轴移动产生拉力或推力；倒L形的减速器支架的短边中心孔周围设有同心的4个圆弧槽，通过减速器安装螺栓与电机支架连接，倒L形的旋转减速器支架能调整加载角度。

在加载支架上安装主要由高度调节支架、减速器支架、联轴器、电机支架、电机和减速器组成的多套加载机构，进行多点水平加载。

本发明具有的有益效果是：

本发明适用离心试验的各类水平加载模型，具有加载速度可调，加载精度高以及适应高离心力环境等特点。该装置结构简单，建造容易，安装方便、配置灵活、可扩展性好，应用范围广，是可靠的离心模拟试验加载装置。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是图1的K向视图。

图3是图1的A向视图。

图4是图1的B-B剖视图。

图5是图1的C-C剖视图。

图6是图1的D-D剖视图。

图7是图1的俯视图。

图中：1、减速器支架，2、联轴器，3、电机支架，4、加载支架，5、电机，6、高度调节支架，7、减速器，8、模型箱，9、输出轴，10、调节支架固定螺栓，11、加载支架固定螺栓，12、减速器安装螺栓，13、角度旋转固定螺栓，14、电机安装螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本发明包括加载支架4、高度调节支架6、减速器7、减速器支架1、电机5、电机支架3和联轴器2；加载支架4通过加载支架固定螺栓11固定在模型箱上8，模型箱8上设有多个等距的螺孔，根据要求加载支架4固定在相应的螺孔中；加载支架4断面为双梁结构，随加载位置可在模型箱8上左右移动，电机5置于在双梁中间任意位置；电机5安装在模型箱8内的电机支架3上，14为电机安装螺栓，电机支架3固定在高度调节支架6的下部，高度调节支架6上部固定在加载支架4的下部，高度调节支架6为双层筒状结构，调节调节支架固定螺栓10使高度调节支架6升高或降低；电机5的主轴通过联轴器2与减速器7的输入轴连接，倒L形的减速器支架1的短边与电机支架3连接，倒L形的减速器支架1的长边安装减速器7，其输出轴9与输入轴垂直，将电机5的旋转扭力变为直线移动，使输出轴9移动产生拉力或推力；倒L形的减速器支架1的短边中心孔周围设有同心的4个圆弧槽，通过设有4个减速器安装螺栓12与电机支架3连接，倒L形的旋转减速器支架1能调整加载角度。旋转倒L形的减速器支架1中底板的水平旋转角度后，锁紧角度旋转固定螺栓13。

在加载支架4上安装主要由高度调节支架6、减速器支架1、联轴器2、电机支架3、电机5和减速器7组成的多套加载机构，进行多点水平加载。

本发明的工作原理如下：

首先，在模型箱内填筑土体模型，模型中埋入模型桩，然后根据加载试验要求：

1、确定加载支架4在模型箱8的位置；

2、确定高度调节支架6在加载支架4上的位置；

3、调整调节支架固定螺栓10确定水平加载高度；

4、调整角度旋转固定螺栓13，使减速器支架1绕电机5主轴转动符合加载角度；

5、输出轴7连接模型桩；

6、驱动调速电机5，设置相应的加载速度；

对于复杂的模型加载条件，本装置可同时在加载支架4上安装多个调速电机，具有结构简单，配置灵活，可扩展性好的优点。