[发明专利]一种频率振幅可调泥样振动装置

说明书

技术领域

本发明属于地质灾害模型试验领域，涉及一种与滑坡物理模型试验中泥样制作相关的泥样振动装置，特别是一种振动次数可控、振动频率和振动幅度可调的泥样振动装置。

背景技术

滑坡是一种全球范围内危害严重的地质灾害，随着人类工程活动的日趋频繁，滑坡地质灾害也变得越来越频发，造成的损失也越来越大。为了有效防治滑坡，国内外学者对滑坡进行了大量的试验研究，其中滑坡物理模型试验就是其中一种有效的研究手段。滑坡物理模型试验的理论基础为相似理论，其中土样的材料相似在滑坡物理模型试验中起着至关重要的作用。因此，做好前期土样的动力特性试验是后续试验得以顺利进行的保证。

影响土的动力特性的因素很多。影响饱和土抗液化特性的主要影响因素有：土性条件，如土的密实程度和颗粒特征；起始应力条件，如动荷载施加前土体所承受的静应力状态；动荷条件，如动荷波形、振幅、频率、持续时间及作用方向等。

现有技术中的振动装置形式多样，但少有专门用于滑坡物理模型试验的振动装置，无法满足试验对土的动力特性的要求。而用于滑坡物理模型试验的振动装置通常无法兼顾调幅、调频以及振动次数控制功能，或者由复杂的电气结构来完成这些功能，对机械结构和电路精度要求高，稳定性较弱。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种在滑坡物理模型试验中泥样制作相关的频率振幅可调泥样振动装置，能够克服上述存在的技术问题，具体的指在泥样制作和试验过程中，利用机械结构实现滑坡物理模型试验所需泥样振荡的特定要求，充分考虑了土的动力特性和土样制作中所需的动荷条件，能够满足振幅、频率和持续时间上的要求泥样振动台。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：至少包括振动机构和物料装卸机构，还包括调幅机构和调频单元；调幅机构包括调幅摆板、调幅楔块、调幅手柄、丝杆、丝杆支座、调幅支座和调幅标尺；调频单元为一个用于调频的步进电机，步进电机安装在调幅摆板上；振动机构包括皮带、皮带轮、启振凸轮、顶杆、冲击杆和冲击块，皮带轮和启振凸轮共轴，皮带轮和步进电机通过皮带相连，皮带轮嵌在调幅摆板右侧的套筒一端，套筒中部搁在调幅楔块的楔面上；物料装卸机构位于整个装置的顶部，至少包括物料盘和与顶杆和冲击杆相连的物料盘支架。

通过调节步进电机的转速和转动圈数，实现调频和振动次数控制功能。

所述调幅机构中，调幅手柄同丝杆相连，丝杆穿插在调幅楔块中，调幅楔块支撑着调幅摆板的右端，启振凸轮轴心通过调幅摆板右端的套筒并与调幅楔块外轮廓线相连，调幅摆板左端的轴插在调幅支座中；调幅手柄带动丝杆转动，丝杆带动调幅楔块左右移动，使调幅摆板右端和皮带轮的高度改变，从而改变启振凸轮与顶杆的接触高度，达到调幅的目的。

所述振动机构中，顶杆竖直穿插在两个滑块里，顶杆下端嵌有高硬度耐磨滚珠；冲击杆和冲击块分布在顶杆两端，冲击杆穿插在冲击块上方的滑块里；启振凸轮表面镀有坚硬耐磨材料；皮带轮传递步进电机的动力，带动启振凸轮转动，启振凸轮的外轮廓线将顶杆顶起，此时冲击杆和物料装卸机构一同随顶杆顶起，当达到启振凸轮的突变轮廓线时，顶杆悬空，同物料装卸机构一起在重力作用下成自由落体运动，下落一定距离后，冲击杆撞击在其下方的冲击块，完成一次振动周期。

所述物料装卸机构在整个装置的顶部，其中，物料盘安装在物料盘支架的上方，右端通过物料盘转轴与物料盘支架铰链连接，物料盘左端安装有物料盘卡扣和物料盘拉手，掰开物料盘卡扣后拉动物料盘拉手使物料盘绕物料盘转轴转动，使物料盘翻转卸料；物料盘卡扣带有自复位弹簧，振动工作时把物料盘和物料盘支架紧固地扣接在一起。

本发明相比于现有技术具有的有益效果是：

（1）本发明充分考虑了土的动力特性和土样制作中所需的动荷条件，能够同时满足振动频率、振动幅度和振动次数的调节控制要求；

（2）本发明的调频功能和振动次数控制功能通过控制步进电机的转速和转动圈数实现，控制精确可靠；

（3）本发明中的调幅机构结构精简，调幅操作方便快捷，能够通过标尺定位，保证了调整幅度的准确；

（4）本发明中的凸轮轮廓可以根据需要重新设计替换，以得到不同的振动波形；

（5）本发明中的物料盘通过物料盘转轴铰接在物料盘支架上，能够轻松翻转卸料，振动时通过物料盘卡扣把物料盘与支架紧固成一体，不影响振动效果；

（6）本发明的整体结构紧凑，运动件都用机壳封装，能保证装置的运行安全和噪声隔离要求。

附图说明

图1是整体结构正视图；