一种用于动力测试的激振系统及制造方法与流程

1.本发明涉及岩土工程中的测试技术领域，尤其涉及一种用于动力测试的激振系统及制造方法。


背景技术：

2.目前，常用的机械式激振系统是将激振器和变频调速电机通过螺栓固定在底板上，底板再通过螺栓与模型基础固定连接，激振力通过将底板与模型基础连接的螺栓传递到模型基础上。这种固定连接方式，当激振器高速运转时，高频振动容易造成底板与模型基础表面出现缝隙，或出现底板陷入模型基础表面或接触不实等问题，一方面会导致激振力的传递损失，另一方面很难保证模拟基础的平稳运动。


技术实现要素：

3.(一)要解决的技术问题
4.鉴于现有技术的上述缺点和不足，本发明提供一种用于动力测试的激振系统及制造方法，其解决了激振力的传递损失较大的问题，并保证了模拟基础的平稳运动。
5.(二)技术方案
6.为了达到上述目的，本发明的用于动力测试的激振系统包括：
7.一对激振器；
8.变频调速电机，所述变频调速电机分别与一对所述激振器进行轴连接；
9.模型基础结构，所述模型基础结构包括现浇混凝土块、预埋于所述现浇混凝土块内的钢筋笼和多根固定钢筋以及预埋于所述现浇混凝土块的上表面内的定位钢板，所述固定钢筋分别与所述定位钢板和所述钢筋笼固定连接；所述激振器和所述变频调速电机固定于所述定位钢板上；以及，
10.控制器，所述控制器与所述变频调速电机电连接，以控制所述变频调速电机的工作状态。
11.优选地，所述固定钢筋与所述钢筋笼能够通过焊接固定，所述固定钢筋的顶端能够通过焊接或丝扣固定于所述定位钢板的下端。
12.优选地，所述定位钢板的上表面与所述模型基础结构的上表面平齐。
13.优选地，所述固定钢筋的底端形成有弯钩，所述弯钩的平直段的长度不小于60mm；
14.和/或，所述固定钢筋的直径不小于18mm、长度不小于500mm、数量不少于12根，多根所述固定钢筋均匀分布在所述定位钢板的底板范围。
15.优选地，成对的所述激振器基于所述变频调速电机对称分布。
16.优选地，所述定位钢板上设置有多个第一激振器螺栓孔和多个第一电机螺栓孔，所述第一激振器螺栓孔和所述第一电机螺栓孔的开设位置与所述固定钢筋的焊接或丝扣位置错开。
17.优选地，所述激振器的底部对应设置有多个第二激振器螺栓孔，所述第一激振器
螺栓孔与所述第二激振器螺栓孔的位置一一对应，所述激振器通过穿过所述第二激振器螺栓孔的激振器固定螺栓与所述定位钢板连接；所述变频调速电机的底部对应设置有多个第二电机螺栓孔，所述第一电机螺栓孔与所述第二电机螺栓孔的位置一一对应，所述变频调速电机通过穿过所述第二电机螺栓孔的电机固定螺栓与所述定位钢板连接。
18.进一步地，本发明还提供一种用于动力测试的激振系统的制造方法，所述制造方法基于上述的用于动力测试的激振系统实施，其包括以下步骤：
19.用若干钢筋、箍筋和扎丝做成所述钢筋笼；
20.将所述固定钢筋的顶端与所述定位钢板焊接或丝扣固定连接，再将所述固定钢筋与所述钢筋笼焊接；
21.将所述钢筋笼、所述固定钢筋和所述定位钢板一同放置于模具的内部，并使浇筑成型后的所述模型基础结构的中心位置能够和所述定位钢板的中心位置对齐；
22.用混凝土从所述模具的浇筑口对所述模具进行浇筑，直至混凝土填满所述模具后，用抹平辊将模具上表面的混凝土进行整平；
23.将所述模具静置，直到混凝土完全凝固，移除所述模具，得到所述模型基础结构；
24.将所述激振器和所述变频调速电机固定于所述定位钢板上。
25.优选地，用抹平辊对混凝土进行整平，以使所述定位钢板的上表面与所述模型基础结构的上表面的混凝土平齐。
26.优选地，先将所述固定钢筋的底端作折弯处理形成弯钩，再将所述固定钢筋的顶端与所述定位钢板焊接或丝扣固定连接。
27.(三)有益效果
28.本发明的有益效果是：将定位钢板、固定钢筋与钢筋笼用混凝土进行整体浇筑，其中定位钢板的下端固定设置有多根固定钢筋，定位钢板预埋于现浇混凝土块的上表面，且定位钢板的上表面与现浇混凝土块的上表面处于同一平面，定位钢板与现浇混凝土块成为一个整体。激振力既能直接通过定位钢板的侧壁和底面传递给模型基础结构，又能通过固定钢筋传递给模型基础结构，混凝土的整体浇筑也使得激振力能在模型基础结构中更好的传递，从而减小了激振力的传递损失，并使得模拟基础结构能够更平稳地运动，最终提高激振力特性测试结果的精度。
附图说明
29.图1为本发明的用于动力测试的激振系统的结构示意图；
30.图2为本发明的定位钢板和固定钢筋连接的结构示意图。
31.【附图标记说明】
32.1：定位钢板；2：固定钢筋；3：钢筋笼；4：模型基础结构；5：激振器；6：变频调速电机；7：激振器固定螺栓；8：电机固定螺栓；9：第一激振器螺栓孔；10：第一电机螺栓孔；11：第二激振器螺栓孔；12：第二电机螺栓孔；13：现浇混凝土块。
具体实施方式
33.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
34.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
35.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.参见图1和图2，本发明提供一种用于动力测试的激振系统，其包括一对激振器5、变频调速电机6以及模型基础结构4。变频调速电机6分别与一对激振器5进行轴连接；模型基础结构4包括现浇混凝土块13、预埋于现浇混凝土块13内的钢筋笼3和多根固定钢筋2以及预埋于现浇混凝土块13的上表面内的定位钢板1，固定钢筋2分别与定位钢板1和钢筋笼3固定连接；激振器5和变频调速电机6固定于定位钢板1上。
38.在该实施方式中，将定位钢板1、固定钢筋2与钢筋笼3用混凝土进行整体浇筑，其中定位钢板1的下端固定设置有多根固定钢筋2，定位钢板1预埋于现浇混凝土块13的上表面，且定位钢板1的上表面与现浇混凝土块13的上表面处于同一平面，定位钢板1与现浇混凝土块13成为一个整体。激振力既能直接通过定位钢板1的侧壁和底面传递给模型基础结构4，又能通过固定钢筋2传递给模型基础结构4，混凝土的整体浇筑也使得激振力能在模型基础结构4中更好的传递，从而减小了激振力的传递损失，并使得模拟基础结构4能够更平稳地运动，然后再通过检测元件对模拟基础结构4的激振运动情况进行检测，最终能够提高激振力特性测试结果的精度。
39.其中，固定钢筋2与钢筋笼3能够通过焊接固定，固定钢筋2的顶端能够通过焊接或丝扣固定于定位钢板1的下端，这样便把定位钢板1、固定钢筋2以及钢筋笼3连接成为一个整体，为浇筑混凝土作准备。具体地，丝扣即螺纹连接，在固定钢筋2的顶端位置导一段螺纹，定位钢板1的底面对应设置与之相配合的螺纹孔，再将两者连接固定。
40.进一步地，定位钢板1的上表面与模型基础结构4的上表面平齐。定位钢板1完全嵌入模型基础结构4中，定位钢板1的侧壁及底面能够直接将激振力传递给模型基础结构4，提高了激振力的传递效率。即使当激振器5高速运转后，高频振动也不会造成定位钢板1的底板与现浇混凝土块13的表面出现缝隙或出现定位钢板1的底板陷入现浇混凝土块13表面及接触不实问题。
41.另外，固定钢筋2的底端形成有弯钩(参见图1和图2)，弯钩的平直段的长度不小于60mm。固定钢筋2的末端设置弯钩，能够增加固定钢筋2与现浇混凝土块13之间的粘结力，使固定钢筋2能够很好的锚固在现浇混凝土块13中，而不至于在激振力的作用下，产生滑移现象。在更优选的实施方式中，固定钢筋2的直径不小于18mm、长度不小于500mm、数量不少于12根，多根固定钢筋2均匀分布在定位钢板1的底板范围。在对模型基础结构4进行整体浇筑
后，多根均匀分布固定钢筋2能将激振力均匀的传递到模型基础结构4的各个部分，提高了激振力的传递效率。
42.再次参见图1，成对的激振器5基于变频调速电机6对称分布。激振器5与变频调速电机6之间用联轴器连接，以传递运动和扭矩。并且，变频调速电机6的输出轴与激振器5的输入轴由于制造及安装误差，承载后的变形以及温度变化的影响等，会引起两轴相对位置的变化，因此可用联轴器连接，以使两轴对中固定。
43.变频调速电机6由变频器驱动，电机可在变频器的驱动下实现不同的转速和扭矩，以适应负载的需求变化。相应地，通过联轴器与变频调速电机6的输出轴相连接的激振器5的输入轴，就能够获得不同的转速和扭矩。就本实施方式而言，变频调速电机6为现有的双输出轴电机，变频调速电机6的两根输出轴同步且同速旋转，进而通过联轴器带动两个激振器5的输入轴同步且同速旋转。其中，在对双输出轴电机的两根输出轴的转向进行确定时，两根输出轴可以视为相互对接成的一根长轴，其工作时能基于同一轴线进行同步、同向且同转速的转动。激振器5的两根输入轴同理。
44.激振器5为成对布置的单轴惯性式激振器，激振器5的输入轴上设置有偏心块，当电机带动激振器5的输入轴旋转时，偏心块会产生一相对于轴心向外的离心力，使得偏心块作圆周运动。就本实施例而言，将两个带偏心块的激振器5的输入轴并列对称分布，其中偏心块在两个激振器5的输入轴中的初始设置位置一致。当变频调速电机6的输出轴通过联轴器带动激振器5的两输入轴同步且同速旋转时，偏心块作圆周运动，此时两偏心块在水平方向上产生的分力大小相等、方向相反而抵消，在竖直方向上产生的分力大小相等、方向相同而叠加，从而使得激振器5在竖直方向上作往复直线运动，产生激振力。其中，激振器5因偏心块的运动而产生的激振力的过程属于现有技术。
45.本发明利用激振力测试的原理，正是利用变频调速电机6和激振器5共同作用所产生的机械振动，使定位钢板1获得一定形式和大小的振动量，定位钢板1再将振动传递给模型基础结构4，并且与定位钢板1连接固定钢筋2又进一步地将振动传递给模型基础结构4，最终使得模型基础结构4产生振动，从而能够利用模型基础结构4对测试物体进行振动和强度测试。
46.在优选的实施方式中，本发明的用于动力测试的激振系统还包括控制器，控制器与变频调速电机6(具体为变频器)电连接，以控制变频调速电机6的工作状态。其中，电连接可以是电缆线路连接也可以是电信号连接。当控制器与变频器为电信号连接时，具体可以是在变频器的电路板上设置无线连接模块来收发信号，无线连接模块能够与控制器进行信号交互。通过控制器与变频调速电机6电连接，可以实现对变频调速电机6的启停状态和转速的远程控制，从而提高整个机械式激振力测试过程的自动化程度。
47.进一步地，定位钢板1上设置有多个第一激振器螺栓孔9和多个第一电机螺栓孔10，第一激振器螺栓孔9和第一电机螺栓孔10的开设位置与固定钢筋2的焊接或丝扣位置错开。将螺栓孔与丝扣位置错开，能够避免定位钢板1顶面的螺纹孔和定位钢板1底面的螺丝孔发生干涉，连接得更牢固。具体地，第一激振器螺栓孔9和第一电机螺栓孔10均为已攻丝的盲孔。
48.而且，激振器5的底部对应设置有多个第二激振器螺栓孔11，第一激振器螺栓孔9与第二激振器螺栓孔11的位置一一对应，激振器通过穿过第二激振器螺栓孔11的激振器固
定螺栓7与定位钢板1连接。变频调速电机6的底部对应设置有多个第二电机螺栓孔12，第一电机螺栓孔10与第二电机螺栓孔12的位置一一对应，变频调速电机6通过穿过第二电机螺栓孔12的电机固定螺栓8与定位钢板1连接。具体地，第二激振器螺栓孔11和第二电机螺栓孔12均为通孔。
49.此外，本发明还提供一种用于动力测试的激振系统的制造方法，制造方法基于上述的用于动力测试的激振系统实施，其包括以下步骤：
50.s1、用若干钢筋、箍筋和扎丝做成钢筋笼3；
51.s2、将固定钢筋2的顶端与定位钢板1焊接或丝扣固定连接，再将固定钢筋2与钢筋笼3焊接；
52.s3、将钢筋笼3、固定钢筋2和定位钢板1一同放置于模具的内部，并使浇筑成型后的模型基础结构4的中心位置能够和定位钢板1的中心位置对齐；
53.s4、用混凝土从模具的浇筑口对模具进行浇筑，直至混凝土填满模具后，用抹平辊将模具上表面的混凝土进行整平；
54.s5、将模具静置，直到混凝土完全凝固，移除模具，得到模型基础结构4；
55.s6、将激振器5和变频调速电机6固定于定位钢板1上。
56.具体地，在进行整体浇筑之前，定位钢板1上的螺栓孔需作保护处理，例如在螺栓孔内塞入可取出的保护塞，以防止混凝土浇筑时，抹平辊将抹平辊上粘结的混凝土带进螺栓孔。
57.进一步地，用抹平辊对混凝土进行整平，以使定位钢板1的上表面与模型基础结构4的上表面的混凝土平齐。
58.进一步地，先将固定钢筋2的底端作折弯处理形成弯钩，再将固定钢筋2的顶端与定位钢板1焊接或丝扣固定连接。如未作弯折处理，那么固定钢筋2与模型基础结构4之间便只有摩擦力；作弯折处理后，弯钩与混凝土之间除了有摩擦力，还新增了阻力，能更好的将固定钢筋2锚固在混凝土中。
59.需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。