專利名稱：模擬地震試驗臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種模擬地震試驗臺，特別適合于檢測一種抗防地震床自控裝置，當振動周期和加速度達到予定值時，能準確無誤地啟動工作，屬于地震檢測技術。
本實用新型設計人曾設計出“一種抗(防)地震全自動安全床”(以下簡稱抗防地震床)，并已提交了實用新型和發明兩項專利申請，申請日為1996年8月1日，申請號分別為96219844．7和96111121．6，其中96219844．7實用新型專利申請，中國專利局已于1997年6月7日授權。該種抗防地震床的自控裝置，在破壞性地震發生后，震源所產生的各種震波周期和加速度達到一個予定值時，能準確、可靠地啟動，目前還沒有一個專用的設備儀器來檢測考核。國家地震局哈爾濱工藝研究所，雖有一種三維測震試驗后，但設備龐大、結構復雜、價格昂貴，不適宜生產現場檢測使用。
本實用新型的目的在于設計一種模擬地震試驗臺，專用于檢測考核抗防地震床的自控裝置，當模擬震源產生的振動周期和加速度達到一個予定值后，控制開關能夠準確無誤地啟動，使抗防地震床按運作程序自動封閉，成為一個自鎖、堅固的剛體框架結構，確保抗防地震床產品質量和人身安全。
本實用新型是這樣實現的模擬地震試驗臺，它包括振動臺、驅動裝置和電氣控制系統三部分。振動臺主要是由圓形臺面框架[1]、彈性支腳[2]、圓形導軌[10]、頂桿[6]和導框[14]構成。圓形臺面框架[1]的中心為一固定S球座[5]，圓形導軌[10]的中心為一固定R球座[9]。圓形臺面框架[1]由若干個彈性支腳[2]支承在圓形導軌[10]上，彈性支腳上端與圓形臺面框架固定連接，其下端裝有活動滾珠[19]，與圓形導軌為滾動接觸。頂桿[6]貫穿R球座[9]，與中空R球[38]之間為滑動配合，其頂端與S球[30]為螺紋固緊連接，下端與導框[14]由導框鎖軸[17]為活動連接。頂桿[6]上段螺紋處套裝一鎖錐[7]，它與圓形臺面框架[1]下方的斜撐[4]和S球座[5]固定連接的鎖錐盤[8]為鎖緊配合。
驅動裝置是由直流電機[11]、皮帶傳動裝置[12]、驅動主軸[15]和偏心輪[16]構成。皮帶傳動裝置[12]由皮帶、直流電機[11]軸上的小皮帶輪和驅動主軸[15]一端的大皮帶輪[18]為皮帶傳動連接，驅動主軸[15]的另一端與偏心輪[16]用平鍵[27]固定連接。驅動裝置由軸承座[23]支承，與皮帶傳動裝置共同固定在基座[13]上。
振動臺與驅動裝置之間是由驅動主軸[15]一端的偏心輪[16]安裝于頂桿[6]下端的導框[14]內而連為一體。
電氣控制系統與直流電機[11]有導線連接，各種數字顯示儀表均安裝在電氣控制柜上。
模擬地震試驗臺的具體實際檢測，將抗防地震床[3]置于振動臺的圓形臺面框架[1]上，床體、模擬人體和振動臺組合的重量，是由若干個彈性支腳[2]支承在圓形導軌[10]上，圓形導軌支承在低于地平面下的臺階上。檢測開始，開啟直流電機[11]，驅動主軸[15]和偏心輪[16]轉動，偏心輪[16]的轉動帶動導框[14]運動，導框[14]運動帶動頂桿[6]下端運動，從而可使頂桿[6]上端的S球[30]帶動振動臺運動。頂桿[6]是以R球[38]的球心為中點，即R球的球心位于S球[30]的球心和驅動主軸[15]中心的中點，頂桿上段(R球心至S球心)和下段(R球心至驅動主軸中心)的長度比為1∶1，故S球[30]中心的運動規律與偏心輪[16]中心的運動規律相同。頂桿[6]與中空R球[38]為滑動配合，頂桿下端的上下運動可直接傳遞給振動臺，使其產生上下振動；頂桿以R球為支點，頂桿下端的水平運動可反向傳遞給S球，從而S球帶動振動臺作水平振動。
為了模擬地震發生時產生的縱波，橫波和混合波等各種震波對抗防地震床自控裝置的作用情況，便設計在頂桿[6]下端可換裝不同形狀的導框[14]1、當裝用水平導框，即用一長方體導框水平放置，框的高度正好夾緊偏心輪[16]上的銅套[25]，導框與偏心輪同時運動。此時偏心輪[16]的轉動只能驅動頂桿[6]作上下運動，頂桿帶動S球對振動臺作上下振動，用此來模擬地震時縱波的作用情況。
2、換裝垂直導框后，偏心輪只能驅動頂桿在鉛垂面內作水平擺動，頂桿帶動S球對振動臺作水平振動，用此來模擬地震時橫波的作用情況。
3、當換裝圓形導框時，頂桿下端隨偏心輪的中心點繞主軸[15]中心線旋轉，這就迫使頂桿上端S球的球心，繞它的平衡位置的中心點反向旋轉，其旋轉半徑與主軸上的偏心輪[16]的偏心矩相同。此時S球驅動振動臺作上下、水平和任意方位的復雜振動，用此來模擬地震時震中地區縱波、橫波和混合波同時作用的情況。
將振動臺連同床體沿圓形導軌[10]轉過不同角度后，便可模擬各種震波從不同方向作用于抗防地震床的情況。
圓形臺面框架[1]下方與斜撐[4]和S球座[5]固定連接的鎖錐盤[8]，它與頂桿[6]上段螺紋處的鎖錐[7]相配合，當擰動鎖錐[7]沿頂桿螺紋下降與鎖錐盤[8]壓緊后，此時振動臺除圍繞R、S球的中心聯線旋轉外，與頂桿[6]固定連接成一體。以R球為支點，頂桿下端的擺動，通過鎖錐和S球直接傳遞給振動臺，振動臺只能產生搖擺，通過鎖錐和S球直接傳遞給振動臺，振動臺只能產生搖擺，用此來模擬地震時地表產生的搖晃作用于抗防地震床的情況。
模擬震源是采用無級調速的直流電機[11]，經皮帶傳動裝置[12]來驅動主軸[15]和偏心輪[16]轉動，通過頂桿[6]傳遞給振動臺，用調整主軸轉速的方法來調整振動臺的振動周期，用此來模擬地震時各種震波產生的周期，其周期值可在電氣控制柜上指示表中顯示。用調整偏心輪[16]的偏心矩大小和調整主軸轉速相結合的方法來調整振動臺的振動加速度，用此來模擬地震時各種震波產生的加速度，其加速度值也可在電氣控制柜上指示表中顯示。當振動周期和加速度值達到一個予定值時，抗防地震床上的自控裝置立即準確無誤地啟動工作。因此，用該種模擬地震試驗臺，便可完成抗防地震床自控裝置的檢測考核任務，以保證抗防地震床的產品質量和確保使用時的人身安全。
本實用新型的主要優點是1、本試驗臺可產生上下、水平、萬向振動和搖擺，可檢測任一方位、各種震波對抗防地震床的作用情況。
2、本試驗臺是以無級調速直流電機為模擬震源，用調整驅動主軸轉速來調整振動臺和振動周期，用調整偏心輪偏心矩和調整驅動主軸轉速相結合來調整振動臺的振動加速度，此周期和加速度值在給定的范圍內是可調的，用此來準確無誤地啟動抗防地震床的自控裝置，靈敏度高，安全可靠。
3、本試驗臺設計新穎，結構合理、簡單，易于加工制造，占地小、投資少，適合于抗防地震床生產廠家接產和檢測使用。
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述
圖1為模擬地震試驗臺裝配示意圖；圖2為驅動裝置結構示意圖；圖3為S球座結構示意圖；圖4為R球座結構示意圖。
模擬地震試驗臺包括振動臺、驅動裝置和電氣控制系統三部分組成。如圖1所示，振動臺主要是由圓形臺面框架[1]、彈性支腳[2]、圓形導軌[10]、頂桿[6]和導框[14]構成。圓形臺面框架[1]的中心為固定S球座[5]，如圖3所示，S球座[5]是一帶內螺紋[33]的S球[30]裝于上法蘭盤[31]和下法蘭盤[32]之間為可轉動連接，上下法蘭盤由螺母[28]和螺栓[29]與圓形臺面框架[1]固定連接。圓形導軌[10]的中心為一固定R球座[9]，如圖4所示，R球座[9]是一中空R球[38]夾于上法蘭盤[36]和下法蘭盤[37]之間為可轉動連接，上下法蘭盤由螺栓[34]和螺母[35]與圓形導軌[10]中心底盤[39]固定連接。圓形臺面框架[1]若干個彈性支腳[2]支承在圓形導軌[10]上，彈性支腳上端與圓形臺面框架連接，其下端裝有活動滾珠[19]與圓形導軌為滾動接觸。頂桿[6]貫穿R球座[9]與中空R球[38]之間為滑動配合，如圖1至圖4所示，其頂端與S球[30]為螺紋固緊連接，下端與導框[14]由導框銷軸[17]為活動連接，頂桿上段螺紋處套裝一鎖錐[7]，它與圓形臺面框架下方的斜撐[4]和S球座[5]固定連接的鎖錐盤[8]為鎖緊配合。
驅動裝置如圖1、圖2所示，是由直流電機[11]、皮帶傳動裝置[12]、驅動主軸[15]和偏心輪[16]構成。皮帶傳動裝置[12]由皮帶、直流電機[11]軸上的小皮帶輪和驅動主軸[15]一端的大皮帶輪[18]為皮帶傳動連接，驅動主軸的另一端與偏心輪[16]用平鍵[27]固定連接。偏心輪[16]如圖2所示，它是由帶內錐的外偏心輪[21]和內偏心錐[22]構成。內偏心錐由平鍵[27]固定在驅動主軸[15]上，其外錐與內孔的偏心矩為e，并與外偏心輪[21]的內錐緊密配合；外偏心輪[21]由頂絲[26]與銅套[25]固定為一體，其內錐與它的外圓表面的偏心矩也為e。偏心輪[16]的偏心矩大小可通過調整外偏心輪[21]和內偏心錐[22]相互間的角位置來確定，即將外偏心輪繞內外錐體配合的軸心線轉到不同角位置時，內偏心錐的內孔中心到外偏心輪外圓的表面為實際偏心矩。其角位置的變化范圍為0°～180°，偏心矩大小數值可從與主軸固定、位于外偏心輪外側的數字刻度盤[20]上直接讀出，其數值的變化范圍為0～2e。偏心輪[16]的內外錐體的錐角是按不自鎖為原則，設計錐角為20～45°，最佳錐角為30°。驅動裝置主軸兩端頭用螺母[24]固緊，并由軸承座[23]支承與皮帶裝置共同固定在基座[13]上，并通過地角螺栓安裝在地槽內。
振動臺與驅動裝置之間是由驅動主軸[15]一端的偏心輪[16]安裝于頂桿[6]下端的導框[14]內而連為一體。
由氣控制系統與無級調速的直流電機[11]有導線連接，各種數字顯示儀表安裝在電氣控制框上(圖中未畫出)。
權利要求1.一種模擬地震試驗臺，它包括振動臺、驅動裝置和電氣控制系統三部分，其特征在于(1)振動臺主要是由圓形臺面框架[1]、彈性支腳[2]、圓形導軌[10]、頂桿[6]和導框[14]構成，圓形臺面框架[1]中心為一固定的S球座[5]，圓形導軌[10]中心為一固定的R球座[9]，圓形臺面框架[1]由若干個彈性支腳[2]支承在圖形導軌[10]上，彈性支腳上端與圓形臺面框架固定連接，其下端裝有活動滾珠[19]與圓形導軌為滾動接觸，頂桿[6]貫穿R球座[9]與中空R球[38]之間為滑動配合，其頂端與S球[30]為螺紋固緊連接，下端與導框[14]由導框鎖軸[17]為活動連接，頂桿上段螺紋處套裝一鎖錐[7]，它與圓形臺面框架下方斜撐[4]和S球座[5]固定連接的鎖錐盤[8]為鎖緊配合；(2)驅動裝置是由直流電機[11]、皮帶傳動裝置[12]、驅動主軸[15]和偏心輪[16]構成，皮帶傳動裝置[12]由皮帶、直流電機[11]軸上的小皮帶輪和驅動主軸[15]一端的大皮帶輪[18]為皮帶傳動連接，驅動主軸[15]的另一端與偏心輪[16]用平鍵[27]固定連接，驅動裝置主軸兩端頭用螺母[24]固緊，并由軸承座[23]支承與皮帶傳動裝置共同固定在基座[13]上；(3)振動臺與驅動裝置之間是由驅動主軸[15]一端的偏心輪[16]安裝于頂桿[6]下端的導框[14]內而連為一體。
2.根據權利要求1所述的模擬地震試驗臺，其特證在于偏心輪[16]是由帶內錐的外偏心輪[21]和內偏心錐[22]構成，內偏心錐[22]由平鍵[27]固定在驅動主軸[15]上，其外錐與內孔的偏心矩為e，并與外偏心輪[21]的內錐緊密配合，外偏心輪[21]由頂絲[26]與銅套[25]固定連為一體，其內錐與它的外圓表面的偏心矩也為e。
3.根據權利要求1、2所述的模擬地震試驗臺，其特征在于偏心輪[16]偏心矩的大小可通過調整外偏心輪[21]和內偏心錐[22]相互間的角位置來確定，即將外偏心輪繞內外錐體配合的軸心線轉到不同角位置時，內偏心錐的內孔中心到外偏心輪外圓的表面為實際偏心矩，其數值大小可從與主軸固定、位于外偏心輪外側的數字刻度盤[20]上直接讀出，數值變化范圍為0～2e，其角位置的變化范圍為0°～180°。
4.根據權利要求1、2、3所述的模擬地震試驗臺，其特征在于偏心輪[16]的內外錐體的錐角是按不自鎖為原則，設計錐角為20～45°，最佳錐角為30°。
5.根據權利要求1所述的模擬地震試驗臺，其特征在于S球座[5]是帶內螺紋[33]的S球[30]裝于上法蘭盤[31]和下法蘭盤[32]之間為可轉動連接，上下法蘭盤由螺母[28]和螺栓[29]與圓形臺面框架[1]固定連接。
6.根據權利要求1所述的模擬地震試驗臺，其特征在于R球座[9]是一中空R球[38]夾于上法蘭盤[36]和下法蘭盤[37]之間為可轉動連接，上下法蘭盤由螺栓[34]和螺母[35]與圓形導軌[10]中心底盤[39]固定連接。
7.根據權利要求1所述的模擬地震試驗臺，其特征在于頂桿[6]是以R球[38]的球心為中點，即R球的球心位于S球[30]的球心和驅動主軸[15]中心的中點，頂桿上段(R球心至S球心)和下段(R球心至驅動主軸中心)的長度比為1∶1。
8.根據權利要求1所述的模擬地震試驗臺，其特征在于導框[14]裝于外偏心輪[21]外圓表面的銅套[25]上，并由導框鎖軸[17]與頂桿[6]下端為活動連接，其框體可為水平，垂直和圓形三種。
專利摘要本實用新型涉及一種模擬地震試驗臺,屬于地震檢測設備技術。它包括振動臺、驅動裝置和電氣控制系統三部分,振動臺是由一個臺面框架通過若干個彈性支腳支承在一個圓形導軌上,一個頂桿貫穿圓形導軌中心固定的中空R球座,其上端與臺面框架中心的S球固定連接,下端通過導框與驅動裝置主軸一端的偏心輪活動連接,主軸的另一端大皮帶輪通過皮帶傳動裝置與電氣控制系統連接。該試驗臺設計新穎,結構合理、簡單,可產生上下、水平和方向振動,可檢測任一方位震波的作用情況,占地小,投資少,適合于抗防地震床生產廠家的接產和使用。
文檔編號G01V1/00GK2304918SQ9722643
公開日1999年1月20日 申請日期1997年9月5日 優先權日1997年9月5日
發明者賈卿廉 申請人:賈卿廉