申请/专利权人：中国工程物理研究院总体工程研究所

申请日：2017-11-14

公开（公告）日：2024-05-10

公开（公告）号：CN107694771B

主分类号：B04B9/14

分类号：B04B9/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.10#授权;2018.03.16#实质审查的生效;2018.02.16#公开

摘要：本发明公开了一种土工离心机可调重心配重装置，属于土工离心机领域，该装置与离心机之间可通过支架上的法兰固定，为可拆卸式结构设计，通过遥控电机驱动，能够在离心机动态或静态条件下调节质量块的位置以实现平衡调节；可以实现双向平衡调节，即质量块可沿着丝杆长度方向往复运动，能克服试验过程中，由于模型自身构型变化对于设备整体平衡的影响；通过更换质量块，可以实现土工离心机不同规模及范围的平衡调节；该装置既可以在吊篮式离心机上使用，也可在平台式离心机上使用，安装极其方便。

主权项：1.一种土工离心机可调重心配重装置，其特征在于，包括：支架，所述支架为圆柱笼状结构，其一端设置有用于与离心机固定连接的法兰；丝杆，所述丝杆为通过轴承机构安装于所述支架另一端的圆筒结构，所述轴承机构包括轴承座和轴承，所述轴承卡装于所述丝杆与所述轴承座之间，所述轴承座固定安装有若干相互平行的导杆，所述导杆沿丝杆长度方向布置，螺母套在所述导杆上并可往复移动，所述丝杆与所述支架同轴，其内圆柱面设置有传动螺纹；螺母，所述螺母为置于所述丝杆内部的圆柱形结构，其外圆柱面设置有传动螺纹且圆心位置设置有配重安装孔，所述螺母的传动螺纹与所述丝杆的传动螺纹啮合；质量块，所述质量块为圆柱形结构，其卡装于所述螺母的配重安装孔内，所述质量块与所述螺母之间为可拆卸式固定连接结构；齿圈，所述齿圈套在所述丝杆上，且相对于所述丝杆环向定位；齿轮，所述齿轮与所述齿圈啮合；电机，其固定安装于所述支架上，所述齿轮安装在所述电机的转动端。

全文数据：一种土工离心机可调重心配重装置技术领域[0001]本发明属于土工离心机领域，具体涉及一种土工离心机可调重心配重装置。背景技术[0002]土工离心机主要用于岩土力学中边坡强度、坝体溃决、新型海洋平台、土工结构地震响应等试验研宄。为了保证土工尚心机运行过程中其主轴受到的不平衡合力较小，通常在运行前对其进行配平。[0003]运行前对离心机进行配平，均采用了静态配平原理，其在离心机主机设计时将配平装置作为独立子系统进行单独设计，其优点在于可根据离心机规模等进行匹配设计。[0004]这类静态配平装置的设计主要有以下几种方案：[0005]方案一:离心机转臂为不等长转臂，在短臂端将离心机拉力带制成丝杆结构，丝杆上安装有内孔制成螺母与之配套的同步带轮结构，带轮通过同步带与电机相连;预先设计的固定配重质量块安装在带轮上;离心机运行前，通过读取转臂中间摇杆测力传感器读数并进行计算得到配重质量块移动距离，通过运行电机，使得带轮旋转即可实现配重质量沿转臂径向的运动，从而达到离心机平衡的目的。[0006]方案二:也是采用丝杆螺母的结构形式，将固定配重质量块安装在螺母上，离心机运行前，通过测力传感器读取不平衡量，得到质量块调整距离，然后通过人力拨动手轮，实现配平。[0007]方案三:在土工振动离心转臂两端的吊篮内分别安装试验模型和主配重，转臂中间部位外围安装有由电机驱动的丝杆螺母运动副带动配平质量移动，实现离心机运行过程中的平衡。[0008]方案四：通过在离心机转臂一端吊篮内安装配重水箱，在离心机转臂中间部位安装放水用控制器、电磁阀、流量计等，离心机运行时通过开合电磁阀实现水箱内储水量的控制，从而实现对离心机的配平。[0009]上述设计的缺点是:方案一和二的设计，离心机配平结构与离心机主体不可分割，且只能在静态条件下进行平衡调节;方案三则由于其设计思想就是基于对离心机平衡状态的修正展开的，所以只能其调整量较小；方案四则由于只能进行注水，没有实现水循环系统，所以只能实现单向平衡调节，对于试验中出现的模型坍塌、结构破坏等原因引起的模型质心变化导致的平衡状态变化，无能为力。发明内容[0010]本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种土工离心机可调重心配重装置。[0011]本发明通过以下技术方案来实现上述目的：[0012]一种土工离心机可调重心配重装置，包括：[0013]支架，所述支架为圆柱笼状结构，其一端设置有用于与离心机固定连接的法兰；[0014]丝杆，所述丝杆为通过轴承机构安装于所述支架另一端的圆筒结构，所述轴承机构包括轴承座和轴承，所述轴承卡装于所述丝杆与所述轴承座之间，所述轴承座固定安装有若干相互平行的导杆，所述导杆沿丝杆长度方向布置，所述螺母套在所述导杆上并可往复移动，所述丝杆与所述支架同轴，其内圆柱面设置有传动螺纹；[0015]螺母，所述螺母为置于所述丝杆内部的圆柱形结构，其外圆柱面设置有传动螺纹且圆心位置设置有配重安装孔，所述螺母的传动螺纹与所述丝杆的传动螺纹啮合；[0016]质量块，所述质量块为圆柱形结构，其卡装于所述螺母的配重安装孔内，所述质量块与所述螺母之间为可拆卸式固定连接结构；[0017]齿圈，所述齿圈套在所述丝杆上，且相对于所述丝杆环向定位；[0018]齿轮，所述齿轮与所述齿圈啮合；[0019]电机，其固定安装于所述支架上，所述齿轮安装在所述电机的转动端。[0020]作为本专利选择的一种技术方案，所述轴承机构包括轴承座和轴承，所述轴承卡装于所述丝杆与所述轴承座之间，所述轴承座固定安装有若干相互平行的导杆，所述导杆沿丝杆长度方向布置，所述螺母套在所述导杆上并可往复移动。[0021]作为本专利选择的一种技术方案，所述轴承座有两个，其中一个轴承座固定在所述支架上，所述丝杆的两端和两个所述轴承座均设置有阶梯状的轴承安装面，所述丝杆的两端和两个所述轴承座之间均卡装有轴承，所述导杆的两端分别固定于两个所述轴承座上。[0022]作为本专利选择的一种技术方案，所述轴承座由依次连接的大环形部、中间圆筒部和小环形部组成，所述小环形部的外径、所述中间圆筒部的外径、所述大环形部的内径均相等，所述小环形部开设有若干用于安装导杆的导杆安装孔。[0023]作为本专利选择的一种技术方案，所述丝杆的两端分别设置有轴承护盖和传动护盖，所述齿轮和所述齿圈封装在所述传动护盖内，所述丝杆远离所述支架的一端的轴承封装在所述轴承护盖内。[0024]作为本专利选择的一种技术方案，所述支架的外环面焊接有电机安装台，所述电机通过螺栓固定连接在所述电机安装台上。[0025]作为本专利选择的一种技术方案，所述支架的内侧设置有若干加强筋。[0026]作为本专利选择的一种技术方案，所述螺母的配重安装孔内和所述质量块的圆柱面均加工有阶梯安装面，所述质量块的阶梯安装面抵靠在所述螺母的阶梯安装面上。[0027]本发明的有益效果在于：[0028]本发明与离心机之间通过支架上的法兰固定，为可拆卸式结构设计，通过遥控电机驱动，能够在离心机动态或静态条件下调节质量块的位置以实现平衡调节;可以实现双向平衡调节，即质量块可沿着丝杆长度方向往复运动，能克服试验过程中，由于模型自身构型变化对于设备整体平衡的影响;通过更换质量块，可以实现土工离心机不同规模及范围的平衡调节;该装置既可以在吊篮式离心机上使用，也可在平台式离心机上使用，安装极其方便。附图说明[0029]图1是本发明所述土工离心机可调重心配重装置的静态应用示意图；[0030]图2是本发明所述土工离心机可调重心配重装置的动态应用示意图；[0031]图3是本发明所述土工离心机可调重心配重装置的剖视结构图；[0032]图4是本发明所述丝杆的结构图；[0033]图5是本发明所述轴承座的结构图；[0034]图6是本发明所述支架的结构图；[0035]图中：1-可调重心配重装置，2-离心机转臂，3-试验模型，1卜轴承护盖，12-轴承，13-传动护盖，14-齿轮，15-电机，16-齿圈，17-质量块，18-导杆，19-支架，120-轴承座，121-螺母，122-丝杆，123-导杆安装孔，124-电机安装台。具体实施方式[0036]下面结合附图对本发明作进一步说明：[0037]结合图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明包括以下结构：[0038]支架19,支架19为圆柱笼状结构，其一端设置有用于与离心机固定连接的法兰；[0039]丝杆122,丝杆122为通过轴承机构安装于支架19另一端的圆筒结构，轴承机构包括轴承座20和轴承12,轴承12卡装于丝杆122与轴承座20之间，轴承座20固定安装有若干相互平行的导杆18,导杆18沿丝杆122长度方向布置，螺母121套在导杆18上并可往复移动，丝杆122与支架19同轴，其内圆柱面设置有传动螺纹；[0040]螺母121，螺母121为置于丝杆122内部的圆柱形结构，其外圆柱面设置有传动螺纹且圆心位置设置有配重安装孔，螺母121的配重安装孔内和质量块17的圆柱面均加工有阶梯安装面，质量块17的阶梯安装面抵靠在螺母121的阶梯安装面上，螺母121的传动螺纹与丝杆122的传动螺纹啮合；[0041]质量块17,质量块17为圆柱形结构，其卡装于螺母121的配重安装孔内，质量块17与螺母121之间为可拆卸式固定连接结构；[0042]齿圈16,齿圈16套在丝杆122上，且相对于丝杆122环向定位；[0043]齿轮14,齿轮14与齿圈16啮合；[0044]电机15,其固定安装于支架19上，齿轮14安装在电机15的转动端。[0045]作为本专利选择的一种技术方案，轴承座20有两个，其中一个轴承座20固定在支架19上，丝杆I22的两端和两个轴承座2〇均设置有阶梯状的轴承安装面，丝杆122的两端和两个轴承座20之间均卡装有轴承，导杆1S的两端分别固定于两个轴承座20上。[0046]作为本专利选择的一种技术方案，轴承座20由依次连接的大环形部、中间圆筒部和小环形部组成，小环形部的外径、中间圆筒部的外径、大环形部的内径均相等，该结构组成形成了轴承安装面，便于轴承的安装，小环形部开设有若干用于安装导杆18的导杆安装孔123,以实现导杆18的固定。[0047]作为本专利选择的一种技术方案，丝杆122的两端分别设置有轴承护盖11和传动护盖I3,齿轮14和齿圈16封装在传动护盖13内，丝杆122远离支架19的一端的轴承封装在轴承护盖11内。[0048]作为本专利选择的一种技术方案，支架19的外环面焊接有电机安装台124,电机15通过螺栓固定连接在电机安装台124上。[0049]作为本专利选择的一种技术方案，支架I9的内侧设置有若干加强筋，以提高支架19的强度，延长其使用寿命。[0050]本发明的工作原理如下：[0051]离心机上安装试验模型3后，将可调重心配重装置1安装在与试验模型3相对的离心机转臂2端头，对于等长转臂结构的安装如图丨所示，其运行状态如图2所示。[0052]可调重心配重装置1为独立自成体系结构，其组成如图3所示。[0053]可调重心配重装置1在离心机上安装前，先通过电机15驱动质量块17回到初始设定处一般在行程中间部位），然后将其安装在在离心机上。[0054]根据离心机不平衡测力传感器的测量结果，启动电机15,让电机15驱动齿轮14后带动齿圈I6转动，使得丝杆122转动;丝杆122转动过程中带动安装在其配套螺母121上的质量块17发生轴向运动，从而实现离心机初步调平。待离心机启动后逐步运行至工作g值段前，系统根据不平衡力测量传感器测量计算结果对是否需要移动质量块17发出指令，即可实现自动配平;此时，也可人为介入，通过人为研判不平衡力合力曲线变化，判断不平衡力值是否临近危险值附近，从而可采用电机I5早做响应，避免设备连续升速过程中出现不平衡力的大幅度波动。[0055]以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

权利要求：1.一种土工离心机可调重心配重装置，其特征在于，包括：支架，所述支架为圆柱笼状结构，其一端设置有用于与离心机固定连接的法兰；丝杆，所述丝杆为通过轴承机构安装于所述支架另一端的圆筒结构，所述轴承机构包括轴承座和轴承，所述轴承卡装于所述丝杆与所述轴承座之间，所述轴承座固定安装有若干相互平行的导杆，所述导杆沿丝杆长度方向布置，所述螺母套在所述导杆上并可往复移动，所述丝杆与所述支架同轴，其内圆柱面设置有传动螺纹；螺母，所述螺母为置于所述丝杆内部的圆柱形结构，其外圆柱面设置有传动螺纹且圆心位置设置有配重安装孔，所述螺母的传动螺纹与所述丝杆的传动螺纹啮合；质量块，所述质量块为圆柱形结构，其卡装于所述螺母的配重安装孔内，所述质量块与所述螺母之间为可拆卸式固定连接结构；齿圈，所述齿圈套在所述丝杆上，且相对于所述丝杆环向定位；齿轮，所述齿轮与所述齿圈啮合；电机，其固定安装于所述支架上，所述齿轮安装在所述电机的转动端。2.根据权利要求1所述的土工离心机可调重心配重装置，其特征在于，所述轴承座有两个，其中一个轴承座固定在所述支架上，所述丝杆的两端和两个所述轴承座均设置有阶梯状的轴承安装面，所述丝杆的两端和两个所述轴承座之间均卡装有轴承，所述导杆的两端分别固定于两个所述轴承座上。3.根据权利要求2所述的土工离心机可调重心配重装置，其特征在于，所述轴承座由依次连接的大环形部、中间圆筒部和小环形部组成，所述小环形部的外径、所述中间圆筒部的外径、所述大环形部的内径均相等，所述小环形部开设有若干用于安装导杆的导杆安装孔。4.根据权利要求2所述的土工离心机可调重心配重装置，其特征在于，所述丝杆的两端分别设置有轴承护盖和传动护盖，所述齿轮和所述齿圈封装在所述传动护盖内，所述丝杆远离所述支架的一端的轴承封装在所述轴承护盖内。5.根据权利要求1所述的土工离心机可调重心配重装置，其特征在于，所述支架的外环面焊接有电机安装台，所述电机通过螺栓固定连接在所述电机安装台上。6.根据权利要求1所述的土工离心机可调重心配重装置，其特征在于，所述支架的内侧设置有若干加强筋。7.根据权利要求1所述的土工离心机可调重心配重装置，其特征在于，所述螺母的配重安装孔内和所述质量块的圆柱面均加工有阶梯安装面，所述质量块的阶梯安装面抵靠在所述螺母的阶梯安装面上。

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