[实用新型]土工离心机在线动态平衡调节机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在线动态平衡调节机构，尤其涉及一种土工离心机在线动态平衡调节机构。

背景技术

土工离心模型试验技术是研究许多难以处理的土工问题的有力工具，可直接物理近似或用于原型系统后续分析的计算机程序的验证、校准，土工建模对于发展和理解大型土工系统的基本力学行为是非常有用的。离心模型试验也可用作常规设计和分析技术的有效补充工具，在科研和工程实践中的应用日益广泛。近些年来，中国土工离心模型试验科学技术取得了很大的进步，对大型土工离心机的需求日益增多，在高校及科研院所不断立项建设大型土工离心机就是很好的证明，例如：同济大学、浙江大学、成都理工大学、武汉长江水科院等先后都建立起了大型土工离心机。

土工离心机的在线动态平衡问题一直是土工离心机设计必须考虑和需要解决的问题。否则，由于较大的偏载将引起设备振动，轻则缩短设备使用寿命，重则引起机毁人亡、建筑物倒塌。所以，设计研究切实可行的在线动态平衡调节机构具有十分重要的工程应用价值。

在土工离心机上，中国国内使用的在线动平衡调节机构有两种：一种是液压调节平衡机构，执行元件为液压缸，液压缸的活塞杆与动态平衡配重块相连接，通过活塞杆的往复直线运动推移动态平衡配重块，改变其在离心机转臂上的位置，从而使结构质量再分布，实现离心机转臂系统的质心与转动中心重合；另一种是气压调节机构，其基本结构是在转臂的两端设置水箱，水箱里设置气囊，两个水箱储存一定量水并用管路连通；通过调节气囊气压来调节两水箱的水量，进而实现转臂左右平衡调节。上述两种在线动平衡调节机构中，液压调节平衡机构的缺陷在于：调节精度相对较低，可靠性不稳定；气压调节机构的缺陷在于：结构复杂，调节量有限且额外增加的外载荷大，可靠性也不稳定。另外，以上两种调节结构都必须通过旋转接头从地面向旋转机臂上输送流体(高压气体或高压液压油)，然而，土工离心模型试验往往需要连续运行12小时或则24小时，甚至连续工作时间更长，旋转接头要满足长时间工作且保持很好动静高压密封是十分困难的。旋转接头的使用寿命和土工试验的实际需求是不相匹配的，系统的稳定工作性能难以满足主机运转要求。

其它的土工离心机在线动态平衡调节机构目前未见国内报道，包括专利文献和其它非专利文献。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种调节精度高、性能稳定的土工离心机在线动态平衡调节机构。

为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

本实用新型包括不平衡力监测装置、动态平衡调节装置和动态平衡配重块，所述不平衡力监测装置的信号输出端与所述动态平衡调节装置的控制信号输入端连接，所述动态平衡调节装置的动力输出端与所述动态平衡配重块连接；所述动态平衡调节装置包括平衡控制器、电机、螺旋升降机和法兰，所述平衡控制器的控制信号输入端与所述不平衡力监测装置的信号输出端连接，所述电机的控制信号输入端与所述平衡控制器的控制信号输出端连接，所述电机的转轴与所述螺旋升降机的输入轴通过联轴器连接，所述法兰通过其中心孔安装在所述螺旋升降机的螺杆上，所述法兰与所述螺杆之间通过螺纹连接，所述法兰的外侧与所述动态平衡配重块连接。

当土工离心机处于不平衡状态达到一定程度，比如：不平衡力达到2-3t时，不平衡力监测装置会输出对应的感应信号给平衡控制器，在平衡控制器的控制下，电机开始旋转，电机旋转的方向和工作时间的长短，根据检测到的不平衡力的方向和大小确定，电机的旋转动力通过其转轴、联轴器后传递给螺旋升降机，螺旋升降机的输入轴开始旋转，通过螺旋升降机内部的变向传力后，螺旋升降机的螺杆开始旋转，由于螺杆与法兰之间通过螺纹连接，所以螺杆的旋转动力会带动法兰在螺杆上移动，其移动方向为螺杆的轴向方向，法兰带动动态平衡配重块移动，从而实现对土工离心机进行动态平衡调节的目的。调节到平衡状态后，在平衡控制器的控制下，不平衡力监测装置的检测信号不会输出到电机，从而使电机和螺旋升降机停止运行，动态平衡配重块停止运移动，锁定平衡状态，整个调节机构处于静止状态，直到土工离心机再次处于不平衡状态并达到一定程度，比如：不平衡力达到2-3t时，整个调节机构又一次重复上述过程。具体的不平衡力起调值由主机的离心机主轴设计强度决定。电机的电源通过电滑环传递电能，这个技术已经非常成熟，保证了本实用新型运行的可靠性。

进一步，所述螺杆的端头通过轴承安装在所述土工离心机的定位环的中心孔内。轴承能够承受离心过载的拉力，确保本实用新型的安全运行。