本发明属于一种土工离心机技术领域，具体涉及单层布局的土工离心机结构。
背景技术：
土工离心机将高缩比土力学模型置于高离心场中，利用超重力场准确再现原型自重应力条件，进而复现岩土工程研究中的实际变形机理和破坏特征，是土工、岩土工程等研究领域的重要装备。目前土工离心机已经广泛应用于土木工程、海岸工程、地震灾害、交通工程等领域的研究，对国家的基础建设和发展起到了极大的推动作用。
目前，国内的土工离心机由于其结构组成导致整体布局主要分为上、中、下三层，如图1所示，并在不同的层面上安装布置不同功能的部件和装备。通常，在上层安装上仪器舱、集流环等，中层用于安装转臂、下仪器舱、传动系统等，下层安装电机、减速器、联轴器、稀油站、液压滑环等。
上述离心机布局的缺点是：离心机各组成布局相对分散，土建规模较大，导致在土建方面投入较高，使得离心机整个系统的建设成本增加。
导致上述缺点的原因是：(1)离心机采用间接驱动，即直流电机配减速器的方式来驱动离心机，这种驱动方式的电机和减速器尺寸较大，需要较大的安装空间；(2)离心机采用传动系统、驱动系统(电机、减速器等)单独分离设计，二者在设计时未考虑各自功能和结构上的进一步融合；(3)离心机预留上仪器舱、下仪器舱用于安装设备，未对设备的安装空间进行优化配置，导致上仪器舱、下仪器舱尺寸较大，占据了一定的安装空间；(4)液压滑环、稀油站等的尺寸在满足性能指标的情况下，可以进一步优化，进而减小安装空间。
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单层布局的土工离心机结构。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
单层布局的土工离心机结构，包括：
土工结构，
单层机室，单层机室设置于土工结构的内部；
离心机，离心机安装于土工结构上，并置于单层机室内部。
离心机单层布局结构，即包括转臂、传动系统、仪器舱等安装在机室内，不需要地下室(下层)和上层；与离心机传统的三层或两层布局结构相比，单层布局结构更加紧凑、土建规模较小、施工周期较短，整个离心机的建设成本大大降低。
进一步地，土工离心机结构还包括设置于单层机室下部的且设置于土工结构内部的基坑，基坑与单层机室连通。
进一步地，土工离心机结构还包括设置于土工结构内部的通风管道，通风管道分别与单层机室和基坑连通再连通外部。
具体地，离心机包括仪器舱、转臂、传动系统、交流永磁同步电机、基座，传动系统包括主轴、轴承，基座固定安装在土工结构上并位于基坑上部，轴承的外圈固定在基座上，交流永磁同步电机包括转子和定子，交流永磁同步电机的定子与基座通过螺钉连接，交流永磁同步电机的转子通过胀套与主轴连接，轴承套装并固定在主轴上，主轴的上端与转臂下部固定连接，仪器舱安装在转臂上。
离心机传动系统与驱动系统的一体化设计，即把交流永磁同步电机、传动系统融合在一起，采用直接驱动的方式输出扭矩和转速，与传统“电机+减速器”间接驱动方式相比，所需安装空间较小，结构更加紧凑，传动效率更高，且交流永磁同步电机控制精度较高，维护简单。
进一步地，离心机还包括同步带减速器，交流永磁同步电机的转子上安装有皮带轮，同步带减速器安装在交流永磁同步电机的壳体下端并与交流永磁同步电机的转子上的皮带轮通过皮带连接。
进一步地，离心机还包括液压滑环，液压滑环安装在基座上，且一部分伸入基坑中，液压滑环与交流永磁同步电机的转子连接。
具体地，仪器舱包括舱壳体、多个层板、安装座、多组支座，安装座的一端固定在转臂上，安装座的另一端与舱壳体的底部连接，舱壳体内设置有多组支座，每组支座包括两个支座，每组支座中的两个支座均设置在舱壳体内侧壁上的同一高度处，一个层板的两端分别放置在一组支座上部。
仪器舱通过安装座安装在转臂对应位置，仪器舱内部通过层板分割成几个相对独立的空间，用于安装不同功能的部件，使得各部件间相互独立、互不干涉；另外各层板间的距离可以根据需求进行调整，以适应不同尺寸的安装部件；仪器舱空间尺寸的利用率、对安装部件的适应性和通用性都大大提高，能更好地满足离心机运行时所需部件的安装需求。
优选地，基座为圆台状结构。
进一步地，土工离心机结构还包括稀油站，稀油站安装在基座上。
本发明的有益效果在于：
本发明的单层布局的土工离心机结构：
1、离心机单层布局结构，即包括转臂、传动系统、仪器舱等安装在机室内，不需要地下室(下层)和上层；与离心机传统的三层或两层布局结构相比，单层布局结构更加紧凑、土建规模较小、施工周期较短，整个离心机的建设成本大大降低；
2、离心机传动系统与驱动系统的一体化设计，即把交流永磁同步电机、传动系统融合在一起，采用直接驱动的方式输出扭矩和转速，与传统“电机+减速器”间接驱动方式相比，所需安装空间较小，结构更加紧凑，传动效率更高，且交流永磁同步电机控制精度较高，维护简单。
3、仪器舱通过安装座安装在转臂对应位置，仪器舱内部通过层板分割成几个相对独立的空间，用于安装不同功能的部件，使得各部件间相互独立、互不干涉；另外各层板间的距离可以根据需求进行调整，以适应不同尺寸的安装部件；仪器舱空间尺寸的利用率、对安装部件的适应性和通用性都大大提高，能更好地满足离心机运行时所需部件的安装需求。
附图说明
图1为现有技术的结构示意图；
图2为本发明的安装结构示意图；
图3为本发明中离心机的结构示意图；
图4为本发明中交流永磁同步电机的安装结构示意图；
图5是本发明中仪器舱的结构示意图；
图6是图5中的a部分的结构示意图。
图中：1、土工结构；2、单层机室；3、离心机；31、仪器舱；311、舱壳体；312、层板；313、安装座；314、支座；32、转臂；33、传动系统；34、交流永磁同步电机；35、稀油站；36、基座；37、主轴；38、轴承；39、同步带减速器；40、液压滑环；4、基坑；5、通风管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图2-图6所示，单层布局的土工离心机结构，包括：
土工结构1，
单层机室2，单层机室2设置于土工结构1的内部；
离心机3，离心机3安装于土工结构1上，并置于单层机室2内部。
单层布局的土工离心机结构，即包括转臂32、传动系统33、仪器舱31等安装在机室内，不需要地下室(下层)和上层；与离心机3传统的三层或两层布局结构相比，单层布局结构更加紧凑、土建规模较小、施工周期较短，整个离心机3的建设成本大大降低。
进一步地，土工离心机3结构还包括设置于单层机室2下部的且设置于土工结构1内部的基坑4，基坑4与单层机室2连通。
设置基坑4，便于操作人员站在基坑4内对液压滑环40安装及交流永磁同步电机34维护。
进一步地，土工离心机3结构还包括设置于土工结构1内部的通风管道5，通风管道5分别与单层机室2和基坑4连通再连通外部。
通风管道5的设置，使机室和基坑4与外部连通，便于离心机3散热。
具体地，离心机3包括仪器舱31、转臂32、传动系统33、交流永磁同步电机34、基座36，传动系统33包括主轴37、轴承38，基座36固定安装在土工结构1上并位于基坑4上部，轴承38的外圈固定在基座36上，交流永磁同步电机34包括转子和定子，交流永磁同步电机34的定子与基座36通过螺钉连接，交流永磁同步电机34的转子通过胀套与主轴37连接，轴承38套装并固定在主轴37上，主轴37的上端与转臂32下部固定连接，仪器舱31安装在转臂32上。
离心机3传动系统33与驱动系统的一体化设计，即把交流永磁同步电机34、传动系统33融合在一起，采用直接驱动的方式输出扭矩和转速，与传统“电机+减速器”间接驱动方式相比，所需安装空间较小，结构更加紧凑，传动效率更高，且交流永磁同步电机34控制精度较高，维护简单。
进一步地，离心机3还包括同步带减速器39，交流永磁同步电机34的转子上安装有皮带轮，同步带减速器39安装在交流永磁同步电机34的壳体下端并与交流永磁同步电机34的转子上的皮带轮通过皮带连接。
进一步地，离心机3还包括液压滑环40，液压滑环40安装在基座36上，且一部分伸入基坑4中，液压滑环40与交流永磁同步电机34的转子连接。
具体地，仪器舱31包括舱壳体311、多个层板312、安装座313、多组支座314，安装座313的一端固定在转臂32上，安装座313的另一端与舱壳体311的底部连接，舱壳体311内设置有多组支座314，每组支座314包括两个支座314，每组支座314中的两个支座314均设置在舱壳体311内侧壁上的同一高度处，一个层板312的两端分别放置在一组支座314上部。
仪器舱31通过安装座313安装在转臂32对应位置，仪器舱31内部通过层板312分割成几个相对独立的空间，用于安装不同功能的部件，使得各部件间相互独立、互不干涉；另外各层板312间的距离可以根据需求进行调整，以适应不同尺寸的安装部件，主要指的是可以撤销某一些层板312，即可扩大空间；仪器舱31空间尺寸的利用率、对安装部件的适应性和通用性都大大提高，能更好地满足离心机3运行时所需部件的安装需求。
基座36优选为圆台状结构。
土工离心机3结构还包括稀油站35，稀油站35安装在基座36上。
本发明工作时候，交流永磁同步电机34通电工作，交流永磁同步电机34的转子转动，直接驱动主轴37并为其提供扭矩和转速，主轴37转动带动转臂32转动，随即仪器舱31转动。本发明中同步带减速器39与交流永磁同步电机34的具体连接关系、液压滑环40与交流永磁同步电机34的连接关系均为现有技术，在这里不做敷述,此外稀油站35将润滑油液压送至离心机3上有机械摩擦的部位，具体的连接关系的因为是现有技术，在这里不做敷述。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。