专利名称：模拟地震试验台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模拟地震试验台，特别适合于检测一种抗防地震床自控装置，当振动周期和加速度达到予定值时，能准确无误地启动工作，属于地震检测技术。
本实用新型设计人曾设计出“一种抗(防)地震全自动安全床”(以下简称抗防地震床)，并已提交了实用新型和发明两项专利申请，申请日为1996年8月1日，申请号分别为96219844．7和96111121．6，其中96219844．7实用新型专利申请，中国专利局已于1997年6月7日授权。该种抗防地震床的自控装置，在破坏性地震发生后，震源所产生的各种震波周期和加速度达到一个予定值时，能准确、可靠地启动，目前还没有一个专用的设备仪器来检测考核。国家地震局哈尔滨工艺研究所，虽有一种三维测震试验后，但设备庞大、结构复杂、价格昂贵，不适宜生产现场检测使用。
本实用新型的目的在于设计一种模拟地震试验台，专用于检测考核抗防地震床的自控装置，当模拟震源产生的振动周期和加速度达到一个予定值后，控制开关能够准确无误地启动，使抗防地震床按运作程序自动封闭，成为一个自锁、坚固的刚体框架结构，确保抗防地震床产品质量和人身安全。
本实用新型是这样实现的模拟地震试验台，它包括振动台、驱动装置和电气控制系统三部分。振动台主要是由圆形台面框架[1]、弹性支脚[2]、圆形导轨[10]、顶杆[6]和导框[14]构成。圆形台面框架[1]的中心为一固定S球座[5]，圆形导轨[10]的中心为一固定R球座[9]。圆形台面框架[1]由若干个弹性支脚[2]支承在圆形导轨[10]上，弹性支脚上端与圆形台面框架固定连接，其下端装有活动滚珠[19]，与圆形导轨为滚动接触。顶杆[6]贯穿R球座[9]，与中空R球[38]之间为滑动配合，其顶端与S球[30]为螺纹固紧连接，下端与导框[14]由导框锁轴[17]为活动连接。顶杆[6]上段螺纹处套装一锁锥[7]，它与圆形台面框架[1]下方的斜撑[4]和S球座[5]固定连接的锁锥盘[8]为锁紧配合。
驱动装置是由直流电机[11]、皮带传动装置[12]、驱动主轴[15]和偏心轮[16]构成。皮带传动装置[12]由皮带、直流电机[11]轴上的小皮带轮和驱动主轴[15]一端的大皮带轮[18]为皮带传动连接，驱动主轴[15]的另一端与偏心轮[16]用平键[27]固定连接。驱动装置由轴承座[23]支承，与皮带传动装置共同固定在基座[13]上。
振动台与驱动装置之间是由驱动主轴[15]一端的偏心轮[16]安装于顶杆[6]下端的导框[14]内而连为一体。
电气控制系统与直流电机[11]有导线连接，各种数字显示仪表均安装在电气控制柜上。
模拟地震试验台的具体实际检测，将抗防地震床[3]置于振动台的圆形台面框架[1]上，床体、模拟人体和振动台组合的重量，是由若干个弹性支脚[2]支承在圆形导轨[10]上，圆形导轨支承在低于地平面下的台阶上。检测开始，开启直流电机[11]，驱动主轴[15]和偏心轮[16]转动，偏心轮[16]的转动带动导框[14]运动，导框[14]运动带动顶杆[6]下端运动，从而可使顶杆[6]上端的S球[30]带动振动台运动。顶杆[6]是以R球[38]的球心为中点，即R球的球心位于S球[30]的球心和驱动主轴[15]中心的中点，顶杆上段(R球心至S球心)和下段(R球心至驱动主轴中心)的长度比为1∶1，故S球[30]中心的运动规律与偏心轮[16]中心的运动规律相同。顶杆[6]与中空R球[38]为滑动配合，顶杆下端的上下运动可直接传递给振动台，使其产生上下振动；顶杆以R球为支点，顶杆下端的水平运动可反向传递给S球，从而S球带动振动台作水平振动。
为了模拟地震发生时产生的纵波，横波和混合波等各种震波对抗防地震床自控装置的作用情况，便设计在顶杆[6]下端可换装不同形状的导框[14]1、当装用水平导框，即用一长方体导框水平放置，框的高度正好夹紧偏心轮[16]上的铜套[25]，导框与偏心轮同时运动。此时偏心轮[16]的转动只能驱动顶杆[6]作上下运动，顶杆带动S球对振动台作上下振动，用此来模拟地震时纵波的作用情况。
2、换装垂直导框后，偏心轮只能驱动顶杆在铅垂面内作水平摆动，顶杆带动S球对振动台作水平振动，用此来模拟地震时横波的作用情况。
3、当换装圆形导框时，顶杆下端随偏心轮的中心点绕主轴[15]中心线旋转，这就迫使顶杆上端S球的球心，绕它的平衡位置的中心点反向旋转，其旋转半径与主轴上的偏心轮[16]的偏心矩相同。此时S球驱动振动台作上下、水平和任意方位的复杂振动，用此来模拟地震时震中地区纵波、横波和混合波同时作用的情况。
将振动台连同床体沿圆形导轨[10]转过不同角度后，便可模拟各种震波从不同方向作用于抗防地震床的情况。
圆形台面框架[1]下方与斜撑[4]和S球座[5]固定连接的锁锥盘[8]，它与顶杆[6]上段螺纹处的锁锥[7]相配合，当拧动锁锥[7]沿顶杆螺纹下降与锁锥盘[8]压紧后，此时振动台除围绕R、S球的中心联线旋转外，与顶杆[6]固定连接成一体。以R球为支点，顶杆下端的摆动，通过锁锥和S球直接传递给振动台，振动台只能产生摇摆，通过锁锥和S球直接传递给振动台，振动台只能产生摇摆，用此来模拟地震时地表产生的摇晃作用于抗防地震床的情况。
模拟震源是采用无级调速的直流电机[11]，经皮带传动装置[12]来驱动主轴[15]和偏心轮[16]转动，通过顶杆[6]传递给振动台，用调整主轴转速的方法来调整振动台的振动周期，用此来模拟地震时各种震波产生的周期，其周期值可在电气控制柜上指示表中显示。用调整偏心轮[16]的偏心矩大小和调整主轴转速相结合的方法来调整振动台的振动加速度，用此来模拟地震时各种震波产生的加速度，其加速度值也可在电气控制柜上指示表中显示。当振动周期和加速度值达到一个予定值时，抗防地震床上的自控装置立即准确无误地启动工作。因此，用该种模拟地震试验台，便可完成抗防地震床自控装置的检测考核任务，以保证抗防地震床的产品质量和确保使用时的人身安全。
本实用新型的主要优点是1、本试验台可产生上下、水平、万向振动和摇摆，可检测任一方位、各种震波对抗防地震床的作用情况。
2、本试验台是以无级调速直流电机为模拟震源，用调整驱动主轴转速来调整振动台和振动周期，用调整偏心轮偏心矩和调整驱动主轴转速相结合来调整振动台的振动加速度，此周期和加速度值在给定的范围内是可调的，用此来准确无误地启动抗防地震床的自控装置，灵敏度高，安全可靠。
3、本试验台设计新颖，结构合理、简单，易于加工制造，占地小、投资少，适合于抗防地震床生产厂家接产和检测使用。
以下结合附图对本实用新型作进一步描述
图1为模拟地震试验台装配示意图；图2为驱动装置结构示意图；图3为S球座结构示意图；图4为R球座结构示意图。
模拟地震试验台包括振动台、驱动装置和电气控制系统三部分组成。如图1所示，振动台主要是由圆形台面框架[1]、弹性支脚[2]、圆形导轨[10]、顶杆[6]和导框[14]构成。圆形台面框架[1]的中心为固定S球座[5]，如图3所示，S球座[5]是一带内螺纹[33]的S球[30]装于上法兰盘[31]和下法兰盘[32]之间为可转动连接，上下法兰盘由螺母[28]和螺栓[29]与圆形台面框架[1]固定连接。圆形导轨[10]的中心为一固定R球座[9]，如图4所示，R球座[9]是一中空R球[38]夹于上法兰盘[36]和下法兰盘[37]之间为可转动连接，上下法兰盘由螺栓[34]和螺母[35]与圆形导轨[10]中心底盘[39]固定连接。圆形台面框架[1]若干个弹性支脚[2]支承在圆形导轨[10]上，弹性支脚上端与圆形台面框架连接，其下端装有活动滚珠[19]与圆形导轨为滚动接触。顶杆[6]贯穿R球座[9]与中空R球[38]之间为滑动配合，如图1至图4所示，其顶端与S球[30]为螺纹固紧连接，下端与导框[14]由导框销轴[17]为活动连接，顶杆上段螺纹处套装一锁锥[7]，它与圆形台面框架下方的斜撑[4]和S球座[5]固定连接的锁锥盘[8]为锁紧配合。
驱动装置如图1、图2所示，是由直流电机[11]、皮带传动装置[12]、驱动主轴[15]和偏心轮[16]构成。皮带传动装置[12]由皮带、直流电机[11]轴上的小皮带轮和驱动主轴[15]一端的大皮带轮[18]为皮带传动连接，驱动主轴的另一端与偏心轮[16]用平键[27]固定连接。偏心轮[16]如图2所示，它是由带内锥的外偏心轮[21]和内偏心锥[22]构成。内偏心锥由平键[27]固定在驱动主轴[15]上，其外锥与内孔的偏心矩为e，并与外偏心轮[21]的内锥紧密配合；外偏心轮[21]由顶丝[26]与铜套[25]固定为一体，其内锥与它的外圆表面的偏心矩也为e。偏心轮[16]的偏心矩大小可通过调整外偏心轮[21]和内偏心锥[22]相互间的角位置来确定，即将外偏心轮绕内外锥体配合的轴心线转到不同角位置时，内偏心锥的内孔中心到外偏心轮外圆的表面为实际偏心矩。其角位置的变化范围为0°～180°，偏心矩大小数值可从与主轴固定、位于外偏心轮外侧的数字刻度盘[20]上直接读出，其数值的变化范围为0～2e。偏心轮[16]的内外锥体的锥角是按不自锁为原则，设计锥角为20～45°，最佳锥角为30°。驱动装置主轴两端头用螺母[24]固紧，并由轴承座[23]支承与皮带装置共同固定在基座[13]上，并通过地角螺栓安装在地槽内。
振动台与驱动装置之间是由驱动主轴[15]一端的偏心轮[16]安装于顶杆[6]下端的导框[14]内而连为一体。
由气控制系统与无级调速的直流电机[11]有导线连接，各种数字显示仪表安装在电气控制框上(图中未画出)。
权利要求1.一种模拟地震试验台，它包括振动台、驱动装置和电气控制系统三部分，其特征在于(1)振动台主要是由圆形台面框架[1]、弹性支脚[2]、圆形导轨[10]、顶杆[6]和导框[14]构成，圆形台面框架[1]中心为一固定的S球座[5]，圆形导轨[10]中心为一固定的R球座[9]，圆形台面框架[1]由若干个弹性支脚[2]支承在图形导轨[10]上，弹性支脚上端与圆形台面框架固定连接，其下端装有活动滚珠[19]与圆形导轨为滚动接触，顶杆[6]贯穿R球座[9]与中空R球[38]之间为滑动配合，其顶端与S球[30]为螺纹固紧连接，下端与导框[14]由导框锁轴[17]为活动连接，顶杆上段螺纹处套装一锁锥[7]，它与圆形台面框架下方斜撑[4]和S球座[5]固定连接的锁锥盘[8]为锁紧配合；(2)驱动装置是由直流电机[11]、皮带传动装置[12]、驱动主轴[15]和偏心轮[16]构成，皮带传动装置[12]由皮带、直流电机[11]轴上的小皮带轮和驱动主轴[15]一端的大皮带轮[18]为皮带传动连接，驱动主轴[15]的另一端与偏心轮[16]用平键[27]固定连接，驱动装置主轴两端头用螺母[24]固紧，并由轴承座[23]支承与皮带传动装置共同固定在基座[13]上；(3)振动台与驱动装置之间是由驱动主轴[15]一端的偏心轮[16]安装于顶杆[6]下端的导框[14]内而连为一体。
2.根据权利要求1所述的模拟地震试验台，其特证在于偏心轮[16]是由带内锥的外偏心轮[21]和内偏心锥[22]构成，内偏心锥[22]由平键[27]固定在驱动主轴[15]上，其外锥与内孔的偏心矩为e，并与外偏心轮[21]的内锥紧密配合，外偏心轮[21]由顶丝[26]与铜套[25]固定连为一体，其内锥与它的外圆表面的偏心矩也为e。
3.根据权利要求1、2所述的模拟地震试验台，其特征在于偏心轮[16]偏心矩的大小可通过调整外偏心轮[21]和内偏心锥[22]相互间的角位置来确定，即将外偏心轮绕内外锥体配合的轴心线转到不同角位置时，内偏心锥的内孔中心到外偏心轮外圆的表面为实际偏心矩，其数值大小可从与主轴固定、位于外偏心轮外侧的数字刻度盘[20]上直接读出，数值变化范围为0～2e，其角位置的变化范围为0°～180°。
4.根据权利要求1、2、3所述的模拟地震试验台，其特征在于偏心轮[16]的内外锥体的锥角是按不自锁为原则，设计锥角为20～45°，最佳锥角为30°。
5.根据权利要求1所述的模拟地震试验台，其特征在于S球座[5]是带内螺纹[33]的S球[30]装于上法兰盘[31]和下法兰盘[32]之间为可转动连接，上下法兰盘由螺母[28]和螺栓[29]与圆形台面框架[1]固定连接。
6.根据权利要求1所述的模拟地震试验台，其特征在于R球座[9]是一中空R球[38]夹于上法兰盘[36]和下法兰盘[37]之间为可转动连接，上下法兰盘由螺栓[34]和螺母[35]与圆形导轨[10]中心底盘[39]固定连接。
7.根据权利要求1所述的模拟地震试验台，其特征在于顶杆[6]是以R球[38]的球心为中点，即R球的球心位于S球[30]的球心和驱动主轴[15]中心的中点，顶杆上段(R球心至S球心)和下段(R球心至驱动主轴中心)的长度比为1∶1。
8.根据权利要求1所述的模拟地震试验台，其特征在于导框[14]装于外偏心轮[21]外圆表面的铜套[25]上，并由导框锁轴[17]与顶杆[6]下端为活动连接，其框体可为水平，垂直和圆形三种。
专利摘要本实用新型涉及一种模拟地震试验台,属于地震检测设备技术。它包括振动台、驱动装置和电气控制系统三部分,振动台是由一个台面框架通过若干个弹性支脚支承在一个圆形导轨上,一个顶杆贯穿圆形导轨中心固定的中空R球座,其上端与台面框架中心的S球固定连接,下端通过导框与驱动装置主轴一端的偏心轮活动连接,主轴的另一端大皮带轮通过皮带传动装置与电气控制系统连接。该试验台设计新颖,结构合理、简单,可产生上下、水平和方向振动,可检测任一方位震波的作用情况,占地小,投资少,适合于抗防地震床生产厂家的接产和使用。
文档编号G01V1/00GK2304918SQ9722643
公开日1999年1月20日 申请日期1997年9月5日 优先权日1997年9月5日
发明者贾卿廉 申请人:贾卿廉