机械式激振器及采用该激振器的扭转测试激振设备

摘要

本发明属于激振设备技术领域，目的是提供一种结构简单、使用方便、激振力大、测试结果准确性高的机械式激振器及采用该激振器的扭转测试激振设备，支撑座的底部设置安装底板，一侧壁上设置安装侧板，主动轴和从动轴安装在支撑座上，主动轴与从动轴传动连接，主、从动轴上分别安装激振块，两个激振块的结构相同，激振块沿轴向方向的投影形状为扇形。本发明机械式激振器安装使用方便，通过激振器不同的安装方式，可分别提供竖向扰力和水平向扰力，激振力大，能满足大型测试基础的测试要求，适用范围广。本发明扭转测试激振设备，扭转振动激振力可达6.66吨，远远大于电磁式激振器的激振力，两个激振器由同一个电动机驱动，同步振动，测试结果准确性高。

说明书

技术领域

本发明属于激振设备技术领域，特别是涉及一种机械式激振器及采用该激振器的扭转测试激振设备。

背景技术

激振法测试用于测试天然地基和人工地基的动力特性，为机器基础的振动和隔振设计提供动力参数。激振往往采用强迫振动和自由振动两种方式，强迫振动的激振设备有机械式激振设备和电磁式激振设备。

电磁式激振器激振频带很宽，一般从几Hz到几千Hz。激振设备工作时，先通过信号发生器产生设定频率的正弦信号，将该信号输入功率放大器，经功率放大器将该信号定量放大后输入电磁式激振器，驱动激振器产生振动并激励模拟基础，激振器激振力的大小通过功率放大器的输出电流来调节，并且可以由连接在激振器与模拟基础之间的刚性杆件中的力传感器来监测校正。振动的响应由布置在模拟基础顶面的传感器及测振仪来测量记录。

将测振仪记录的各种频率的常扰力激励下地基—基础响应信号进行整理，可以绘制出该种扰力下的幅频响应曲线，根据幅频响应曲线利用文献中的相关公式就可以计算出地基的刚度系数、阻尼比、基础参振质量等动力特性参数。

但电磁式激振器的结构较复杂，使用时安装不方便，且激振力小，一般仅为几十公斤，对于大型的测试基础，达不到所需的激振力，因此达不到测试的要求，使用范围小。此外，在进行扭转振动测试时，需安装两台激振器，分别通过不同的电动机传动，由于传动不同步，振动频率不一致，导致测试结果不准确，且扭转振动激振力也只有约100kg。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便、激振力大、测试结果准确性高的机械式激振器及采用该激振器的扭转测试激振设备。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种机械式激振器，包括支撑座、主动轴、从动轴、激振块，支撑座的底部设置安装底板，一侧壁上设置安装侧板，主动轴和从动轴分别安装在支撑座上，主动轴与从动轴传动连接，主、从动轴上分别安装激振块，两个激振块的结构相同，激振块沿轴向方向的投影形状为扇形。

本发明机械式激振器，进一步的，所述扇形的圆心角α的角度范围为180°≤α<360°。

本发明机械式激振器，进一步的，所述激振块包括第一、第二偏心块，第一、第二偏心块的横截面为半圆形，第一偏心块上设有安装槽，安装槽的侧壁上设置多个销孔，第二偏心块上设有与安装槽相匹配的连接部，连接部的侧壁上设有多个销孔，使第一偏心块上的一个或多个销孔与第二偏心块上的一个或多个销孔相对应，通过固定件可将第一、第二偏心块连接在一起。

本发明机械式激振器，所述扇形的圆心角α优选为180°、210°、240°、270°、300°或330°。

本发明机械式激振器，进一步的，所述激振块通过轴键与主、从动轴连接，键槽设置在第一或第二偏心块的轴孔内。

本发明机械式激振器，进一步的，所述主动轴的一端设置卡槽式连接头，卡槽式连接头的外端面上开设卡槽。

本发明机械式激振器，进一步的，所述安装底板和安装侧板上分别设置安装孔。

本发明机械式激振器，进一步的，所述主动轴与从动轴采用齿轮传动，主动轴的一端安装主动齿轮，从动轴的一端安装从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮相啮合。

本发明还公开了一种采用上述激振器的扭转测试激振设备，包括底座、第一激振器、第二激振器，第一、第二激振器分别竖向安装在底座的两端，第一、第二激振器的相位相反，第一、第二激振器的主动轴分别与传动轴连接。

本发明机械式扭转测试激振设备，进一步的，所述第一、第二激振器的主动轴的一端分别设置卡槽式连接头，卡槽式连接头的外端面上开设卡槽，传动轴的两端面上分别设置凸块，凸块分别卡入卡槽式连接头上的卡槽内，从而将第一、第二激振器的主动轴与传动轴连接在一起。

本发明机械式激振器及采用该激振器的扭转测试激振设备与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明机械式激振器的主、从动轴上分别安装结构相同的激振块，激振块沿轴向方向的投影形状为扇形，结构简单，使用时将安装底板或安装侧板与块体基础固定即可，安装使用方便，通过激振器不同的安装方式，水平安装和竖直安装可分别提供竖向扰力和水平向扰力，工作频率50Hz时，垂直和水平振动激振力能达到13.3吨，激振力大，能满足大型测试基础的测试要求，适用范围广。

2、本发明扭转测试激振设备，第一、第二激振器分别竖向安装在底座上且相位相反，可向测试基础提供水平扭转力矩，工作频率50Hz时，扭转振动激振力可达6.66吨，远远大于电磁式激振器的扭转振动激振力，此外，两个激振器由同一个电动机驱动，同步振动，测试结果准确性高。

3、激振块由第一、第二偏心块组合构成，通过调节第一、第二偏心块的错位角度，可使激振器输出不同大小的扰力，能满足不同测试基础的测试要求，应用范围广。

下面结合附图对本发明的机械式激振器及采用该激振器的扭转测试激振设备作进一步说明。

附图说明

图1为本发明机械式激振器的爆照图；

图2为本发明机械式激振器水平安装状态的立体图；

图3为轴向投影形状为半圆形的激振块的立体图；

图4为图3中激振块的俯视图；

图5为第一、第二偏心块错位安装的立体图；

图6为图5中激振块的俯视图；

图7为本发明机械式激振器竖直安装状态的立体图；

图8为本发明扭转测试激振设备的立体图；

图9为本发明机械式激振器使用时的安装示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明机械式激振器包括支撑座1、主动轴2、从动轴3、激振块4，支撑座1的底部设置安装底板11，一侧壁上设置安装侧板12，安装底板11和安装侧板12与支撑座1可采用焊接方式固定或一体制成，安装底板11和安装侧板12上分别设置安装孔13、14，安装孔可为螺栓孔或销孔。主动轴2和从动轴3分别安装在支撑座1上，主动轴2与从动轴3传动连接，传动方式可采用齿轮传动或链轮链条传动等，图中所示为齿轮传动，主动轴2的一端安装主动齿轮21，从动轴3的一端安装从动齿轮31，主动齿轮21与从动齿轮31相啮合，主、从动轴2、3上分别安装激振块4，两个激振块4的结构相同。主动轴2的另一端可设置卡槽式连接头22，卡槽式连接头22的外端面上开设卡槽23，用于与传动轴快速连接。

结合图3-图6所示，激振块4包括第一、第二偏心块41、42，第一、第二偏心块41、42的横截面为半圆形，第一偏心块41上设有安装槽43，安装槽43的侧壁上设置多个销孔44，第二偏心块42上设有与安装槽43相匹配的连接部45，连接部45的侧壁上设有多个销孔46，使第一偏心块41上的一个或多个销孔44与第二偏心块42上的一个或多个销孔46相对应，通过固定件如销钉或螺栓等可将第一、第二偏心块41、42连接在一起。第一或第二偏心块的轴孔内设置键槽47，激振块4可通过轴键48与主、从动轴连接。

第一、第二偏心块41、42组合构成的激振块4沿轴向方向的投影形状为扇形，扇形的圆心角α的角度范围为180°≤α<360°，当α为180°即第一、第二偏心块41、42位置完全一致时，构成的激振块4的轴向投影形状为半圆形，此时激振器输出的扰力最大，当第一、第二偏心块41、42错位安装时扰力减小，圆心角α越大，扰力越小。根据测试基础所需不同的扰力，可调整第一、第二偏心块41、42的错位角度，圆心角α可选择为180°、210°、240°、270°、300°、330°或其角度范围内的任一数值，图3和图4所示为轴向投影形状为半圆形的激振块，图5和图6为第一、第二偏心块错位安装的示意图。

本发明附图中，图2中示出了支撑座的完整结构，为显示激振块的结构，图1、图7、图8中都只示出了支撑座的部分结构。

如图8所示，本发明扭转测试激振设备包括底座5、第一激振器6、第二激振器7，第一、第二激振器6、7分别竖向安装在底座5的两端，通过螺栓将安装侧板与底座固定连接即可。第一、第二激振器6、7的相位相反，第一、第二激振器6、7的主动轴61分别与传动轴64连接，具体连接方式可采用联轴器，或如图所示在第一、第二激振器6、7的主动轴61的一端分别设置卡槽式连接头62，卡槽式连接头62的外端面上开设卡槽63，在传动轴64的两端面上分别设置凸块65，使凸块65分别卡入卡槽式连接头62上的卡槽63内，从而将第一、第二激振器6、7的主动轴与传动轴64快速连接在一起。

本发明机械式激振器的工作过程如下：

如图9所示，将激振器8安装在块体基础9上，将电动机10安装在激振器8一侧，将主动轴与传动轴连接，连接方式可采用卡槽式连接头或联轴器，将电动机与传动轴传动连接，可采用皮带轮或链轮链条传动方式，电源经变频调速器81、整流器82与电动机10连接，以调整电动机的转速。块体基础9上布置传感器83，传感器83将激振信号传递至测振仪84。

根据所需激振力的不同，可安装一个或两个激振器，当安装一个时，将激振器安装在块体基础的中心位置，当安装两个激振器时，将激振器平行安装在块体基础上，两个激振器与块体基础中心的距离相等，且使两个激振器的相位一致。

1、竖向振动测试：将激振器8水平安装在块体基础9上，即将安装底板通过螺栓与块体基础固定连接，如图2所示，此时激振器内的两个激振块4水平向平行排列。通过电动机10输入动力后带动两个激振块4转动，由于两个激振块4同时转动，水平向产生的合力为0，竖直向产生的合力不为0，于是在激振器8的带动下，块体基础9受竖向扰力，产生竖向振动，通过调节变频调速器81输出电源的频率改变电动机10的转速，以调整激振器8扰力的频率，激振频率由低到高，直到越过块体基础9的共振频率，测振仪记录下每个频率的基础振动波形，通过处理后得到基础竖向振幅随频率变化的幅频响应曲线(A_z～f曲线)。

2、水平振动测试：将激振器竖直安装在块体基础上，即将安装侧板通过螺栓与块体基础固定连接，如图7所示，此时激振器内的两个激振块4竖直向平行排列。通过电动机输入动力后带动两个激振块4转动，由于两个激振块4同时转动，竖直向产生的合力为0，水平向产生的合力不为0，于是在激振器的带动下，块体基础受水平向扰力，产生水平向回转振动，通过调节变频调速器输出电源的频率改变电动机的转速，以调整激振器扰力的频率，激振频率由低到高，直到越过基础的共振频率。测振仪记录下每个频率的基础振动波形，通过处理后得到基础水平振幅随频率变化的幅频响应曲线(A_xφ～f曲线)，以及基础竖向振幅随频率变化的幅频响应曲线(A_Zφ～f曲线)。

本发明扭转测试激振设备的工作过程如下：

将激振设备安装在块体基础上，将传动轴与电动机传动连接，具体传动方式可采用皮带轮或链轮链条传动方式。电源经变频调速器、整流器与电动机连接，以调整电动机的转速，块体基础上布置传感器，传感器将激振信号传递至测振仪，此部分连接与机械式激振器相同，可参考图9。

电动机输入动力后带动两个激振器6、7同时转动，由于两个激振器6、7内的激振块4相位相反，竖直向产生的合力为0，水平向产生的合力不为0，两个激振器6、7产生的水平向扰力形成一对力矩，块体基础受此力矩产生水平扭转振动，通过调节变频调速器输出电源的频率改变电动机的转速，以调整激振器扰力的频率。激振频率由低到高，直到越过基础的共振频率。测振仪记录下每个频率的基础振动波形，通过处理后得到块体基础水平振幅随频率变化的幅频响应曲线(A_Xψ～f曲线)。

本发明机械式激振器及采用该激振器的扭转测试激振设备能输出不同的扰力，通过激振器不同的安装方式，能分别为块体基础提供水平向扰力、竖向扰力和扭转力矩，通过布置在块体基础上的传感器采集信号，测振仪接收记录信号，可得到不同扰力下的幅频响应曲线，经过公式计算后最终得出天然地基或人工地基的动力特性，为机器基础的振动和隔振设计提供动力参数。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。