一种三向离心机振动台

技术领域

本发明属于振动试验装备技术领域领域，尤其涉及一种三向离心机振动台。

背景技术

离心机振动台是一种用于支撑和固定离心机的设备，通常由铁、钢或坚固的材料制成。它的要功能是提供稳定的基础和支撑，以确保离心机在振动过程中保持平衡和稳定。

离心机振动台通常具有以下特点：

1.高强度和刚性：振动台需要能够承受离心机产生的振动力和惯性力，因此需要具备足够的强度和刚性。

2.减震性能：为了减少振动对周围环境的影响和保护离心机的正常运行，振动台通常配备了减震装置，如橡胶垫或减震脚，能够有效地减少振动传递。

3.可调节性：一些离心机振动台具有可调节的脚部或支撑点，可以根据需要进行高度或水平调节，以便安装和调整离心机的位置和平衡。

4.安全设施：振动台通常还配备了安全设施，如防滑垫或附加固定装置，以确保离心机在振动过程中不会发生意外移动或倾倒。

总之，离心机振动台是一个重要的配件，它能够提供稳定的支撑和减震性能，确保离心机在振动过程中安全、平衡地运行。

如图13传统的422结构振动台，在结构尺寸上很难适应离心机吊篮这种紧凑空间的应用。

如图14的Stewart并联机构结构，可以大大缩小振动台的水平尺寸，但是为保证垂直方向振动加速度，高度尺寸不可能做的很低，离心机吊篮高度尺寸有限的，这样大大减小了试件的高度尺寸，限制了离心机能力的使用率。

已经有科研人员为此做了诸多有益探索，例如公开号为CN111780938A的发明专利申请公开了一种离心机三向振动台，但因其作动块的外部设置位置和内部箱体占用空间大等原因，使得振动台的尺寸受到极大的限制。

为了充分利用离心机的能力，应用在离心机吊篮上的三向振动台必须具备结构紧凑，高度尺寸小，整体重量小的特性，为了实现这一目标就需要研制一款特殊结构的三向振动台。

发明内容

本发明目的在于提供一种三向离心机振动台,以解决整体机构小型化结构紧凑的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的三向离心机振动台的具体技术方案如下：

一种三向离心机振动台，包括配油及安装底板，X向振动作动器，蓄能器，Z向振动作动器，Y向振动作动器，振动平台组成；

振动平台插接在Z向振动作动器内部；

X向振动作动器和Y向振动作动器，设置在振动平台的边缘内部。

进一步的，振动平台形状大致为X型，包括一个方形中心平台和四个振动块，四个振动块设置在方形平台四个角延伸方向上。

进一步的，每个作动块设置4个导向面；导向面安装有接触及滑动板，用于与作动器上设置的静压盘接触；作动块与中心平台平面平行的上下两个导向面为振动平台Z滑动面，作动块与中心平台平面垂直的侧面两个面为振动平台X滑动面和振动平台Y滑动面。

进一步的，X/Y向振动作动器两两相对设置。

进一步的，振动平台的四个振动块插入到四个Z向振动作动器之间，振动平台Z滑动面(6-3)，上下对正Z向振动作动器的上下两个静压盘。

进一步的，振动平台被X向振动作动器，Z向振动作动器，Y向振动作动器约束于中位，X向振动作动器，Z向振动作动器，Y向振动作动器与振动平台通过作动器上的静压盘接触。

进一步的，X向振动作动器与Y向振动作动器采用缸阀一体的设计结构结构，作动器为双柱塞式对称结构，其两端与振动平台之间采用球面关节双向静压支承，所述X向振动作动器与Y向振动作动器包括又有两个静压盘，与每个静压盘连接的一个柱塞，柱塞内设置有压紧弹簧，上述部件设置在缸体/阀体，缸体/阀体上设置有先导伺服阀和主阀阀控器，缸体/阀体内部安装有位移传感器。

进一步的，所述Z向振动作动器采用缸阀一体的设计结构结构，作动器为柱塞式结构，与振动平台之间采用球面关节双向静压支承，下方部分为伺服作动器，实现Z向振动，上方是压紧作动器，将振动平台压紧在Z向振动作动器的下方伺服作动器静压盘上。

进一步的，所述所述Z向振动作动器包括Z向作动器缸体/阀体，上部有压紧静压盘，连接压紧静压盘的上压紧柱塞，压紧柱塞内设置有压紧弹簧，下部有Z向振动缸静压盘，和与之连接的Z向振动缸柱塞，Z向振动缸柱塞内设置有Z向振动缸压紧弹簧，Z向振动缸柱塞连接有Z向振动缸位移传感器；Z向作动器缸体/阀体上还设置了Z向作动器主阀阀控器和Z向作动器先导阀。

进一步的，配油及安装底板通过螺钉安装在离心机的吊篮上，X向振动作动器，Z向振动作动器，Y向振动作动器通过螺钉安装在配油及安装底板上，配油及安装底板通过安装面上的配油孔为X向振动作动器，Z向振动作动器，Y向振动作动器供油；蓄能器通过螺钉安装在配油及安装底板四角的安装位置，用于吸收液压脉动。

本发明的三向离心机振动台具有以下优点：

1、由于采用特殊的振动台和作动器结构设计以及新的布局，使得振动台在保证三向振动加速度的前提下，具备结构紧凑，整备质量低，高度尺寸极低等特点，在同样离心机能力和吊篮空间的条件下，充分的发挥离心机的能力，可以进行更大尺寸，更大质量，更大离心力的试验；采用紧凑的振动平台设计，可以在有限的离心吊篮中尽可能的充分利用空间，实现较大的振动平台面。

2、缸阀一体结构紧凑，可以大幅减小振动台的三维尺寸和质量，最大化的发挥离心机的能力；

3、取消常规离心机振动台滑动导向或滚动导轨的导向形式，采用静压支承技术，运动摩擦阻力小。从而最大程度的将驱动能量转换为震动能力。能量转化效率高。静压支承导向在变载荷下运动摩擦力恒定，由于采用静压支撑，其运动摩擦力不随正压力变化，测试结果误差小。

4、可实现振动频宽150Hz时，保证幅频误差小于1dB，相位误差做到5度以内。基本消除振动台的扭转运动。

5、可进行X/Y/Z三向振动，Z向(离心力方向)承受离心机速度可达50G。

附图说明

图1为本发明的组成结构示意图；

图2为本发明的振动平台和滑动板安装位置示意图；

图3为本发明的振动平台侧视图；

图4为本发明的振动平台俯视图；

图5为本发明的X/Y向振动作动器结构示意图；

图6为本发明的X/Y向振动作动器剖切位置示意图；

图7为本发明的X/Y向振动作动器A-A剖切面结构示意图；

图8为本发明的X/Y向振动作动器B-B剖切面结构示意图；

图9为本发明的Z向振动作动器结构示意图；

图10为本发明的Z向振动作动器剖面结构图；

图11为本发明的振动平台振动方向XY示意图；

图12为本发明的振动平台振动方向Z示意图；

图13为传统422结构振动台结构示意图；

图14为Stewart并联机构结构示意图；

图中标记说明：1、配油及安装底板，2、X向振动作动器，3、蓄能器，4、Z向振动作动器，5、Y向振动作动器，6、振动平台，6-1、振动平台X滑动面，6-2、振动平台Y滑动面，6-3、振动平台Z滑动面，7、静压盘，8、柱塞，9、压紧弹簧，10、缸体/阀体，11、先导伺服阀，12、位移传感器，13、主阀阀控器，14、上压紧弹簧，15、压紧柱塞，16、压紧静压盘，17、Z向作动器缸体/阀体，18、Z向作动器主阀阀控器，19、Z向作动器先导阀，20、Z向振动缸静压盘，21、Z向振动缸柱塞，22、Z向振动缸压紧弹簧，23、Z向振动缸位移传感器。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种三向离心机振动台做进一步详细的描述。

本发明主要用于土木工程的缩尺模型的三向综合振动试验，安装于离心机吊篮中，具有缸阀一体结构紧凑、运动摩擦阻力小，变载荷下运动摩擦力恒定，高振动频宽等特点。

如附图1所示，本发明的一种三向离心机振动台，包括配油及安装底板1，X向振动作动器2，蓄能器3，Z向振动作动器4，Y向振动作动器5，振动平台6组成。

配油及安装底板1通过螺钉安装在离心机的吊篮上，X向振动作动器2，Z向振动作动器4，Y向振动作动器5通过螺钉安装在配油及安装底板1上，配油及安装底板1通过安装面上的配油孔为X向振动作动器2，Z向振动作动器4，Y向振动作动器5供油。蓄能器3通过螺钉安装在配油及安装底板1四角的安装位置，用于吸收液压脉动。

配油是指机械设备中润滑油的供应系统，包括油箱、油泵、油过滤器、油管路等组成部分。它们的功能是向机械设备提供充足的润滑油，以减少摩擦、降低磨损、冷却和清洗。配油还可帮助延长机械设备的使用寿命，提高工作效率。

如附图2所示，振动平台6采用特殊结构设计，形状大致为X型，包括一个方形中心平台和四个振动块，四个振动块设置在方形平台四个角延伸方向上。每个作动块设置4个导向面；导向面安装有接触及滑动板，用于与作动器上设置的静压盘接触。作动块与中心平台平面平行的上下两个导向面为振动平台Z滑动面6-3，作动块与中心平台平面垂直的侧面两个面为振动平台X滑动面6-1和振动平台Y滑动面6-2。

如附图3-4所示，X向振动作动器2安装在两个振动平台X滑动面6-1之间；X向振动作动器2的静压盘对应相对的两个振动平台X滑动面6-1；

Y向振动作动器5安装在两个振动平台Y滑动面6-2之间；Y向振动作动器5的静压盘对应相对的两个振动平台Y滑动面6-2；

X/Y向振动作动器两两相对设置。

振动平台6的四个振动块插入到四个Z向振动作动器4之间，振动平台Z滑动面6-3，上下对正Z向振动作动器4的上下两个静压盘。

振动平台6被X向振动作动器2，Z向振动作动器4，Y向振动作动器5约束于中位，X向振动作动器2，Z向振动作动器4，Y向振动作动器5与振动平台6通过静压盘接触。

X向振动作动器2与Y向振动作动器5采用缸阀一体的设计结构结构紧凑重量轻，作动器为双柱塞式对称结构，其两端与振动平台之间采用球面关节双向静压支承，不仅使球关节的转动灵活，也使振动台多向振动时摩擦力小且恒定，且X向振动作动器2与Y向振动作动器5其结构如附图5-8所示，包括又有两个静压盘7，与每个静压盘7连接的一个柱塞8，柱塞8内设置有压紧弹簧9，上述部件设置在缸体/阀体10，缸体/阀体10上设置有先导伺服阀11和主阀阀控器13，缸体/阀体10内部安装有位移传感器12，。

附图9-10所示Z向振动作动器4采用缸阀一体的设计结构结构紧凑重量轻，作动器为柱塞式结构，与振动平台之间采用球面关节双向静压支承，不仅使球关节的转动灵活，也使振动台多向振动时摩擦力小且恒定，下方部分为伺服作动器，用于实现Z向振动，上方是压紧作动器，用于将振动平台6压紧在Z向振动作动器4的下方伺服作动器静压盘上，保证Z向振动过程中二者不会脱离。其结构如附图10所示，包括Z向作动器缸体/阀体17，上部有压紧静压盘16，连接压紧静压盘16的上压紧柱塞15，压紧柱塞15内设置有压紧弹簧14，下部有Z向振动缸静压盘20，和与之连接的Z向振动缸柱塞21，Z向振动缸柱塞21内设置有Z向振动缸压紧弹簧22，Z向振动缸柱塞21连接有Z向振动缸位移传感器23。Z向作动器缸体/阀体17上还设置了Z向作动器主阀阀控器18和Z向作动器先导阀19。

在使用过程中，可以单独启动X向振动作动器2、Y向振动作动器5或Z向振动作动器4的其中一组产生某一方向的振动，也可以启动其中的两组产生双向振动，或全部启动产生三个方向的振动。

因此本发明不仅可以实现X/Y/X三向振动，还能够根据X、Y和Z向作动器的组合，实现X向或Y向的单向振动、X和Y或X和Z双向振动。

X向运动时，X向振动作动器2为驱动，Z向振动作动器4，Y向振动作动器5为导向。

Y向运动时，Y向振动作动器5为驱动，Z向振动作动器4，X向振动作动器2为导向。

Z向运动时，Z向振动作动器4为驱动，X向振动作动器2，Y向振动作动器5为导向。如附图11-12所示。

振动器工作时采用的动力源、控制方式、数据采集方式和相关管路的连接可以采用离心振动台通用的技术方式实现。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。