高转速土工离心机吊篮兜装消隙装置的制作方法

本发明涉及一种土工离心机吊篮兜装装置，尤其涉及一种高转速土工离心机吊篮兜装消隙装置。

背景技术：

理论研究与工程实践中，常应用相似模型来研究某一物体的属性。在土工模型试验中，以非线性弹塑性的土体为对象，用惯性离心力来模拟重力，改善模型的相似性，可克服理论计算中土性指标与简化假定不符实际的影响，也可减少耗资，费时的原型观测。这样的模型试验，称之为土工离心模型试验，产生惯性力的设备就是土工离心机。

在土工离心机中，吊篮是重要的部件，吊篮是放置试验模型和安装机载设备的平台。吊篮一般采用吊装方式，如图1所示，将吊篮1安装于转臂3的两端端部，吊篮1的吊臂2与转臂3采用铰链或销轴旋转连接。但对于运行在近千g值离心场下的离心机吊篮，其工作环境异常严酷，吊篮自身过载特别严重，同时吊篮与转臂连接处的应力也非常大，这些对吊篮结构和强度提出了非常高的要求，如果仍按吊装方式设计和安装吊篮，会遇到很多困难。

所以，在高g值的土工离心机中采用了一种更合理的吊篮安装方式——兜装，其原理是将吊篮安装在转臂内部，利用转臂端部横梁承载大部分吊篮载荷，具体结构如图2所示，转臂的两端分别设有兜装内腔4，吊篮1的吊臂2与兜装内腔4的腔壁采用铰链或销轴旋转连接。

采用兜装方式可以较好地解决高速土工离心机中吊篮受力严酷的问题，兜装方式的关键技术是如何在吊篮甩平前，保证吊篮底部与转臂端部具有足够的间隙，使吊篮顺利甩平，在达到一定转速又及时消除吊篮底部和转臂横梁之间的缝隙，使离心机工作时吊篮能够与转臂横梁相接触，使得转臂能够有效承载吊篮的载荷，从而保证兜装的有效性及离心机的安全性。

纵观国内外的土工离心机，采用兜装方式的离心机较少，主要原因是离心机的离心加速度不是太高，吊装就可以满足使用要求。资料显示，日本曾在其离心机中采用了兜装的形式，其结构如图3和图4所示，其吊篮1的吊臂2和转臂3之间使用曲轴6连接，曲轴6的长段轴定位，控制臂杆(图中未标记)与曲轴6固联，通过一对油缸5分别进行推拉来带动曲轴6转动，实现吊篮1与兜装内腔4的外侧内壁接触，实现消隙功能，其中，曲轴6、控制臂杆与油缸5共同组成吊篮驱动装置。

上述消隙结构采用八个油缸5，其不足之处是结构过于复杂，成本高，且要实现对所有油缸5的协调控制会比较困难，控制难度大，而且繁杂的结构在高离心场下系统的自身将受到较大的离心力影响，无论从安装安全性和活动可靠性，都可能不能适应高离心场的运行环境。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种便于应用且成本较低的高转速土工离心机吊篮兜装消隙装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种高转速土工离心机吊篮兜装消隙装置，安装于土工离心机的转臂上，水平方向的所述转臂的外端设有兜装内腔，吊篮的吊臂通过销轴旋转连接于所述兜装内腔的腔壁上，所述兜装内腔的腔壁上设有“U”形口且其外端开口，所述销轴穿过所述“U”形口，所述“U”形口的外端安装有竖向的板簧，所述板簧的上、下两端分别安装于所述兜装内腔的腔壁上。

上述结构中，“U”形口和板簧的结构是最重要的创新结构，当吊篮处于静止状态即垂直状态时，安装吊篮的销轴置于“U”形口内并由转臂来承受吊篮重力，板簧起到对销轴限位的作用；转臂旋转后，在吊篮开始旋转并未旋转至水平的过程中，篮的受到的离心力作用于板簧，此时板簧发生弹性变形并使吊篮向外端微距移动；吊篮旋转到位且基本水平时，吊篮向外端移动到位并与兜装内腔的外侧腔壁完全接触，从而消除吊篮与兜装内腔外侧腔壁之间的间隙，使吊篮的大部分离心力均由转臂来承受，即利用转臂横梁承载大部分吊篮载荷，实现安全运行的目的。

作为优选，所述板簧的上端设有圆形孔，所述板簧的下端设有腰型孔，多个安装螺钉分别穿过所述板簧的圆形孔和腰型孔后与所述兜装内腔的腔壁连接。腰型孔的作用在于使板簧在被压迫时具有一定的变形空间，将腰型孔设于下端是因为吊篮的旋转是由下而上的，其对板簧的压力也是由下而上的趋势，所以板簧的下端会首先存在变形需求。

具体地，所述兜装内腔的腔壁上设有安装腔体，一个所述吊篮包括两个吊臂，每个所述吊臂安装于一个所述安装腔体内，所述安装腔体两侧的腔体壁上均设有所述“U”形口，所述销轴的两端分别穿过对应的两个所述“U”形口，每个所述“U”形口的外端均对应安装有一个所述板簧。

本发明的有益效果在于：

本发明采用转臂上的“U”形口和板簧配合的结构，利用板簧的变形量消除了吊篮兜装技术中吊篮底部和转臂之间的间隙，结构相比传统油缸结构更加简单，且无需对消隙过程进行人为控制，只须利用现有技术对板簧的参数和安装位置进行精确设计即可实现消隙目的，使用方便且成本较低，便于推广。

附图说明

图1是传统吊装吊篮与转臂的立体结构示意图；

图2是传统兜装吊篮与转臂的立体结构示意图；

图3是传统兜装吊篮、吊篮驱动装置与转臂的立体结构示意图；

图4是传统兜装吊篮与吊篮驱动装置的立体结构示意图；

图5是本发明所述高转速土工离心机吊篮兜装消隙装置应用时的立体结构示意图；

图6是本发明所述高转速土工离心机吊篮兜装消隙装置应用时的局部立体结构示意图；

图7是本发明所述高转速土工离心机吊篮兜装消隙装置应用时的局部立体结构分解示意图；

图8是本发明所述板簧的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图5-图8所示，本发明所述高转速土工离心机吊篮兜装消隙装置安装于土工离心机的转臂3上，水平方向的转臂3的外端设有兜装内腔4，吊篮1的吊臂2通过销轴13旋转连接于兜装内腔4的腔壁上，兜装内腔4的腔壁上设有外侧开口的安装腔体7，一个吊篮1包括两个吊臂2，每个吊臂2安装于一个安装腔体7内，安装腔体7两侧的腔体壁(该腔体壁也是兜装内腔4的腔壁)上均设有“U”形口12且其外端开口，销轴13的两端分别穿过对应的两个“U”形口12，销轴13的中部穿过吊臂2顶部的通孔11，每个“U”形口12的外端均对应安装有一个竖向的板簧8，板簧8的上端设有圆形孔82，板簧8的下端设有腰型孔81，多个安装螺钉分别穿过板簧8的圆形孔82和腰型孔81后与兜装内腔4的腔壁(该腔体壁也是安装腔体7的腔体壁)连接。

图6中还示出了盖于“U”形口12两侧表面的端盖9和用于安装板簧8的安装螺钉上的压块10，或者，该压块10也可以是装饰盖。

如图5-图8所示，本发明所述高转速土工离心机吊篮兜装消隙装置的工作原理是：转臂3开始旋转后，在离心场下，吊篮1对销轴13施加离心载荷，销轴13在“U”形口12内将沿转臂3作一定范围的向外移动，从而将离心力传递给板簧8，而板簧8的下端连接孔设计为腰型孔81(也称腰形孔)，使得板簧8成为一个上端固定且下端可微距变形移动的简支结构，板簧8的参数需根据实际的离心机结构指标专门设计，在离心载荷作用下板簧8将产生一定量的变形，保证吊篮1顺利甩平，并在一定转速前保证吊篮1与转臂3的的兜装内腔4的外侧腔壁之间完全接触，消除吊篮1的底部与转臂3之间的间隙，实现转臂3承载吊篮1的载荷的功能。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。