一种大型力学试验的高强隔振柱的制作方法

技术领域：

本发明属于岩土工程试验仪器领域，特别涉及一种大型力学试验的高强隔振柱，适用于大数量、跨尺度、多参数岩土工程试验仪器的承载与隔振。

背景技术：
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岩土工程大型的力学试验仪器设备在实现大数量、跨尺度、多参数的复杂岩样分析试验功能时，常需要搭载或联合ct扫描、声发射、扫描电镜等对振动敏感的超精密仪器进行试验，因此对试验过程中试验仪器的承载与隔振问题的要求越来越高。但是，现有的大型的力学试验仪器的发展存在以下问题：(1)大型的力学试验仪器一般采用普通的钢支柱作为承载结构，而普通的钢支柱在长期振动作用下，容易发生疲劳破坏；(2)试验仪器采用一体成型的橡胶隔振垫作为隔振结构，这样的橡胶隔振垫的刚度不足，长期振动作用下容易老化导致隔振效果不佳，远远不能满足岩土工程大型力学试验仪器长期稳定承载及隔振的需求。因此，设计研制一种大型力学试验的高强隔振柱，解决岩土工程大型力学试验仪器的承载结构易疲劳破坏、隔振结构易老化、隔振效果差等问题，对于研制岩土工程大型力学精密试验仪器及保障相关精密试验的稳定进行具有十分重要的科学意义和实用价值。

技术实现要素：
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本发明的目的是，提出一种大型力学试验的高强隔振柱，解决岩土工程大型力学试验仪器的承载支柱抗疲劳能力不足，隔振结构耐久性较差，隔振效果差，导致仪器自身或相邻试验仪器受振动影响较大而试验精度低，误差大等问题。

本发明涉及的一种大型力学试验的高强隔振柱，由铬钼合金柱、下连接板、中连接板、上连接板、铅芯薄钢板橡胶垫层、粘滞流体阻尼器组成。

1、铬钼合金柱

铬钼合金柱由铬钼合金制成，为底座扩大的圆柱形支柱，具有高强度，高硬度，耐磨损，稳定性高、耐疲劳性好和抗拉强度高等特点，作为试验仪器的承载支柱可以在长期高强振动作用下稳定承载使用。

2、下连接板

下连接板为圆形钢制材质，其朝下一面连着铬钼合金柱顶部，另一面连着铅芯薄钢板橡胶垫层的底部。

3、铅芯薄钢板橡胶垫层

铅芯薄钢板橡胶垫层由薄层橡胶垫、薄钢板和铅芯柱组成。其中，薄层橡胶垫是层状中空的环形橡胶圈，其橡胶材质能可以吸振，起到隔振的作用；薄钢板为环形钢片圈，嵌套在层状中空的环形薄层橡胶圈内，强化了薄层橡胶垫的刚度；圆柱形的铅芯柱置于薄层橡胶垫和薄钢板的中心，提供纵向支撑作用。

4、中连接板

中连接板为圆形钢制材质，其朝下一面连着铅芯薄钢板橡胶垫层的顶部，另一面与粘滞流体阻尼器中的刚性带孔活塞底部刚性连接。

5、粘滞流体阻尼器

粘滞流体阻尼器由刚性带孔活塞、粘滞流体、限位套筒、粘滞流体阻尼器外筒、橡胶密封圈、限位弹簧、螺杆、固定螺母、垫片、限位螺母组成。其中，刚性带孔活塞为钢制材质，由两个不同直径的圆柱组成，其上均匀分布6个阻尼孔，活塞底部与中连接板刚性连接。刚性带孔活塞周围充满粘滞流体，粘滞流体的成分为甲基硅油，具有较大的粘滞性。粘滞流体阻尼器外筒为圆环形钢制材质，与上连接板刚性连接作为粘滞流体的容器。限位弹簧为钢制材质，弹簧上部与粘滞流体阻尼器外筒底面相连接，弹簧下部与中连接板连接，提供足够的支撑力且允许刚性带孔活塞发生微小纵向位移。橡胶密封圈为圆环形橡胶材质，套于粘滞流体阻尼器外筒与中连接板的凹槽之间，防止粘滞流体外渗，起到密封的作用。在粘滞流体阻尼器周围均匀分布着六个螺杆，其中每个螺杆的上部通过固定螺母和垫片与上连接板连接，螺杆的下部通过限位螺母与中连接板连接，限位螺母与中连接板之间保持一定距离，这样可以实现上连接板和中连接板之间能发生微小纵向位移，并且限制不产生过大的位移而导致粘滞流体阻尼器结构破坏。

6、上连接板

上连接板为圆形钢制材质，均匀分布6个孔，其朝下一面与粘滞流体阻尼器外筒刚性连接，朝上一面承载试验仪器。

本发明的优点在于：

1、隔振柱的承载支撑结构稳定、安全可靠。采用具有高强度，高硬度，耐磨损，稳定性高、韧性好、耐疲劳性好和抗拉强度高等优点的铬钼合金柱作为承载支撑结构，试验过程中能长期提供稳定、安全、可靠的支撑作用。

2、强化了隔振层的刚度，结构稳定，不易老化。采用铅芯薄钢板橡胶垫层的设计，一方面利用橡胶弹性变形和铅芯的塑性变形的性质来吸收消耗振动能量，另一方面加入薄钢板和铅芯增强结构刚度，提高了在长期振动作用下的橡胶垫层的结构稳定性，延缓了橡胶材料因结构变形而老化的速度，提高了隔振层结构的耐久性。

3、能够有效的隔振。采用粘滞流体阻尼器设计，利用粘滞流体通过活塞孔会产生粘滞阻尼的特性，能够在试验过程中极大的吸收消耗振动能量，实现隔振。

4、本设备稳定性高、结构简单、操作方便，对试验测试人员没有很强的技术要求。

附图说明：

附图1为本发明一种大型力学试验的高强隔振柱的结构示意图；

附图2为本发明连接上、中连接板的螺杆布置示意图；

附图3为本发明的粘滞流体阻尼器截面a-a示意图；

附图4为本发明截面b-b示意图；

附图5为本发明截面c-c示意图；

图中各标记分别为：1.下连接板，2.中连接板，3.上连接板，4.薄层橡胶垫，5.薄钢板，6.铅芯柱，7.刚性带孔活塞，8.粘滞流体，9.限位套筒，10.粘滞流体阻尼器外筒，11.橡胶密封圈，12.限位弹簧，13.螺杆，14.固定螺母，15.垫片，16.限位螺母，17.阻尼孔，18.铬钼合金柱。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

1、铬钼合金柱

18.铬钼合金柱为底座扩大的圆柱形支柱，由铬钼合金一次铸模加工成型，可提供仪器在长期高强振动作用下的稳定可靠的支座承载作用，铬钼合金柱顶与1.下连接板连接。

2、铅芯橡胶薄钢板垫层

铅芯橡胶薄钢板垫层由4.薄层橡胶垫、5.薄钢板和6.铅芯柱组成。其中，5.薄钢板嵌于4.薄层橡胶垫的为层状中空区域；接着6.铅芯柱置于4.薄层橡胶垫和5.薄钢板的中心处。铅芯橡胶薄钢板垫层的顶部与2.中连接板连接。

3、粘滞流体阻尼器

粘滞流体阻尼器由7.刚性带孔活塞、8.粘滞流体、9.限位套筒、10.粘滞流体阻尼器外筒、11.橡胶密封圈、12.限位弹簧、13.螺杆、14.固定螺母、15.垫片、16.限位螺母、17.阻尼孔组成。首先将带有17.阻尼孔的7.刚性带孔活塞与2.中连接板刚性连接，套上10.粘滞流体阻尼器外筒；然后将9.限位套筒与2.中连接板刚性连接，套在10.粘滞流体阻尼器外筒的外侧筒壁上，限制阻尼器外筒的横向位移；在10.粘滞流体阻尼器外筒的下方与2.中连接板之间，放置12.限位弹簧；接着将11.橡胶密封圈紧贴10.粘滞流体阻尼器外筒和12.限位弹簧的内侧放置在2.中连接板的凹槽中，使10.粘滞流体阻尼器外筒作为8.粘滞流体的容器，注入8.粘滞流体；再将10.粘滞流体阻尼器外筒与3.上连接板刚性连接。最后用6个13.螺杆分别连接3.上连接板及2.中连接板，其中每个13.螺杆上部通过14.固定螺母和15.垫片与3.上连接板连接，13.螺杆下部通过16.限位螺母与2.中连接板连接，16.限位螺母与2.中连接板保持一定距离，足以让上中连接板之间可以发生微小纵向位移。

试验过程中，按以上方法组装好隔振柱后，便可作为隔振承台结构置于岩土工程大型力学试验机的下方进行隔振承载。当隔振柱上方受到振动时，粘滞流体阻尼器内部的7.刚性带孔活塞将会纵向往复运动，其周围的8.粘滞流体会在活塞的17.阻尼孔及活塞与外筒空隙间相对运动，产生粘滞阻尼，吸收消耗了振动能量，起到了隔振的作用；同时，9.限位套筒、12.限位弹簧、10.粘滞流体阻尼器外筒、上中连接板及13.螺杆等保证了阻尼器结构在振动过程中不因振动产生的位移过大而破坏。当振动继续传至下方的铅芯橡胶薄钢板垫层，垫层中的4.薄层橡胶垫和6.铅芯柱发生变形，消耗振动能量；同时由于5.薄钢板和6.铅芯柱的支撑作用，强化了结构的刚度，可以保持垫层在长期高强振动作用下的结构稳定。最后，隔振柱最下方的18.铬钼合金柱提供稳定可靠的支座承载作用，保证了仪器在长期振动作用下的稳定使用。