一种地震模拟振动台的制作方法

1.本实用新型涉及地震模拟仪器技术领域，特别是涉及一种地震模拟振动台。


背景技术：

2.地震模拟振动台是地震工程模拟研究的有效物理模型试验平台，伴随试验需求的不断提升，地震模拟振动台使用的作动器规格及尺寸也越来越大，水平向激励作动器在自重的影响下产生变形，给测试带来附加的阻力；为减小该附加阻力对测试的影响，需要附加支撑结构来支撑作动器的自重，减小作动器在竖直方向上的挠度；考虑到作动器在工作过程中会产生转角，是一个动态的过程，目前没有成熟的支撑装置用于支撑作动器自重。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种地震模拟振动台，以解决上述现有技术存在的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种地震模拟振动台，包括振动平台、若干组作动器和支撑机构，所述作动器分为与所述振动平台水平设置的水平激励作动器以及与所述振动平台竖置设置的竖直激励作动器，所述作动器的两端均设置有球铰；所述支撑机构包括竖板，所述竖板一侧固定连接有空气弹簧，所述空气弹簧固定连接有底座，所述空气弹簧连通有储气罐；所述竖板另一侧垂直固定连接有肋板；所述竖板上端面和所述肋板上端面均与所述水平激励作动器的底面固定连接；三角形支撑结构与所述水平激励作动器绕同一旋转中心转动，三角形支撑结构下端与所述空气弹簧连接固定；空气弹簧内部预充有高压气体，产生水平方向推力，该水平方向推力通过三角形支撑结构传递到作动器中间位置后会产生竖直方向推力，用以支撑作动器因自重产生的变形。
5.优选的，地震模拟振动台放置在墙壁凹槽内部，所述水平激励作动器的一端通过所述球铰与所述振动平台侧壁固定连接，所述水平激励作动器的另一端与墙壁通过球铰固定连接；所述竖直激励作动器的一端通过所述球铰与所述振动平台底面固定连接，所述竖直激励作动器的另一端与墙壁通过所述球铰固定连接，所述球铰可释放旋转自由度。
6.优选的，所述水平激励作动器设置有四组；所述竖直激励作动器设置有四组，保证振动台不产生侧翻，对振动平台起到支撑作用。
7.优选的，所述支撑机构为三角形支撑板，所述肋板为直角梯形，所述肋板的侧边与所述竖板中部垂直固连，所述肋板下侧设置有加强板，竖板、肋板和加强板互相配合，保证了三角形支撑板的稳定性，进而保证三角形支撑板可以实时的将横向的推力转化为竖直向上的推力。
8.优选的，所述竖板与肋板均与所述水平激励作动器的底面螺纹连接，所述竖板上端面设置有通孔，所述肋板上设置有螺纹孔，螺栓连接有利于增强三角形支撑板的稳固性，且在更换时容易拆装。
9.优选的，所述竖板上开设有两组第一通孔，所述竖板底部设置有螺纹小孔，所述肋
板开设有第二通孔和第三通孔，所述肋板紧靠竖板一侧中部开设有通槽，通孔和通槽的设置有利于在不减少三角形支撑板结构强度的前提下减轻三角形支撑板的重量，而且通孔和通槽还有助于后续增加零部件，而且第一通孔还可以有效的避开与其他零件的机械干涉，提高装置的实用性。
10.优选的，所述空气弹簧由若干个气囊组成，所述空气弹簧的两端设置有圆环，所述圆环设置有螺纹槽，所述底座与所述空气弹簧通过第一螺栓固定连接；所述竖板上开设有螺纹小孔，所述螺纹小孔与圆环的螺纹槽相适配，所述竖板与圆环通过第二螺栓固定连接，圆环可以压紧气囊四周，提高气囊的密封性；螺栓连接不仅稳固还便于拆装。
11.优选的，所述气囊与所述储气罐之间连通有气管，所述气囊与所述储气罐之间连通有气管，所述气管贯穿所述底座与所述气囊连通，空气弹簧内部预充有高压气体，产生水平方向推力，该水平方向推力通过三角形支撑结构传递到水平激励作动器中间位置后会产生竖直方向推力，用以支撑水平激励作动器因自重产生的变形，保护水平激励作动器不受损坏。
12.本实用新型公开了以下技术效果：
13.(1)三角形支撑结构与水平激励作动器固定在一起，在工作状态，三角形支撑结构与水平激励作动器绕同一旋转轴转动，空气弹簧不需要提供侧向刚度补偿在转动过程中空气弹簧产出的侧向位移；
14.(2)空气弹簧的推力与其内部的压力有关，在保证空气弹簧高度不变的前提下，通过调整空气弹簧内气体的压力，可以很方便的产生不同大小的推力；
15.(3)空气弹簧内部充入压缩空气即可，价格低廉，后期维护成本不高。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型结构示意图；
18.图2为本实用新型三角支撑板结构示意图；
19.图3为本实用新型储气罐与气管结构示意图；
20.图4为本实用新型三角形支撑板右视图；
21.图5为本实用新型三角形支撑板主视图；
22.图6为本实用新型三角形支撑板俯视图；
23.图7为本实用新型空气弹簧、三角形支撑板和底座连接关系示意图；
24.图8为空气弹簧与储气罐结构示意图；
25.其中，1、振动平台；2、水平激励作动器；3、竖直激励作动器；4、球铰；5、底座；51、第一螺栓；52、第二螺栓；6、空气弹簧；61、圆环；62、气囊；7、三角形支撑板；701、竖板；702、第一通孔；703、螺纹小孔；705、肋板；706、第二通孔；707；第三通孔；708、通槽；709、加强板，710、通孔；9、储气罐；10、气管。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
28.参照图1
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8，本实用新型提供一种地震模拟振动台，包括振动平台1、若干组作动器和支撑机构，作动器分为与振动平台1水平设置的水平激励作动器2以及与振动平台1竖置设置的竖直激励作动器3，作动器的两端均设置有球铰4；支撑机构包括竖板701，竖板701一侧固定连接有空气弹簧6，空气弹簧6固定连接有底座5，空气弹簧6连通有储气罐9；竖板701另一侧垂直固定连接有肋板705；竖板701上端面和肋板705上端面均与水平激励作动器2的底面固定连接；地震模拟振动台放置在墙壁凹槽内部，水平激励作动器2的一端通过球铰4与振动平台1侧壁固定连接，水平激励作动器2的另一端与墙壁通过球铰4固定连接；竖直激励作动器3的一端通过球铰4与振动平台1底面固定连接，竖直激励作动器3的另一端与墙壁通过球铰4固定连接；水平激励作动器2设置有四组；竖直激励作动器3设置有四组，水平激励作动器2在工作过程中会产生摆动角度；三角形支撑结构前端与水平激励作动器2中间位置连接固定，后端与水平使用作动器后端连接固定，这样在水平激励作动器2的工作过程中，三角形支撑结构与水平激励作动器2绕同一旋转中心转动，防止水平激励作动器2会产生变形，为水平激励作动器2提供有力的保护。
29.支撑机构为三角形支撑板7，肋板705为直角梯形，肋板705的侧边与竖板701中部垂直固连，肋板705下侧设置有加强板709；竖板701与肋板705均与水平激励作动器2的底面螺栓连接，竖板701上端面设置有通孔710，肋板705上设置有螺纹孔；竖板701上开设有两组第一通孔702，竖板701底部设置有螺纹小孔703，肋板705开设有第二通孔706和第三通孔707，肋板705靠竖板701一侧中部开设有通槽708，水平方向推力通过三角形支撑结构传递到水平激励作动器2中间位置后会产生竖直方向推力，用以支撑水平激励作动器2因自重产生的变形，保护水平激励作动器2不受损坏。
30.空气弹簧6由若干个气囊62组成，空气弹簧6的两端设置有圆环61，圆环61设置有螺纹槽，底座5与空气弹簧6通过第一螺栓51固定连接；竖板701上开设有螺纹小孔703，螺纹小孔703与圆环61的螺纹槽相适配，竖板701与圆环61通过第二螺栓52固定连接；气囊62与储气罐9之间连通有气管10，气管10贯穿底座5与气囊62连通；空气弹簧的推力与其内部的压力有关，在保证空气弹簧高度不变的前提下，通过调整空气弹簧内气体的压力，可以很方便的产生不同大小的推力。
31.工作过程：首先水平激励作动器2的两端固定连接有球铰4，球铰4的另一端与振动平台1连接，位于水平激励作动器2的另一端的球铰4与侧壁连接，水平激励作动器2位于两个球铰4之间，竖直激励作动器3竖直设置在振动平台1底部，竖直激励作动器3也位于两个球铰4之间；工作时将待测试试件固定在振动平台1上；水平激励作动器2为振动平台1水平运动提供激励；竖直激励作动器3为振动平台1竖直运动提供激励；水平激励作动器2和竖直激励作动器3的两端需要安装球铰4，在运动过程中释放旋转的自由度，当地震模拟振动平
台1发生竖直方向位移时，水平激励作动器2将产生绕球铰4中心的转动，当地震模拟振动平台1尺寸较大且要求的位移较大时，为振动平台1提供激励的作动器外形尺寸将会很大，由水平激励作动器2自重引起的挠曲变形将不可忽略，且产生额外的运动阻力，对测试精也会产出影响，因此需要减小水平激励作动器2自重引起的变形。底座5用于支撑空气弹簧，空气弹簧内部预充高压气体，高压气体提供推力；三角形支撑结构与水平激励作动器2前后固定在一起；空气弹簧产生的水平方向推力通过三角形支撑结构的传递作用，在三角形支撑结构与水平激励作动器2前部的固定点处将产生竖直向上的推力，该竖直方向的推力可以与抵消水平激励作动器2的自重，进而减小水平激励作动器2自重产生挠曲变形；储气罐9通过气管10与空气弹簧串联，相当于增大了空气弹簧内部的容积。当水平激励作动器2向上发生转角时，空气弹簧内部容积变大，相应的内部气体压力降低，产生的推力会降低；当水平激励作动器2向下发生转角时，空气弹簧内部容积变小，相应的内部气体压力升高，产生的推力会升高。给空气弹簧串联一个储气罐9，可以减小空气弹簧内部气压的变化，进而减小推力的变化。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。