一種雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式大位移地震模擬振動(dòng)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式大位移地震模擬振動(dòng)裝置。它包括振動(dòng)臺(tái)體和振動(dòng)控制器，所述振動(dòng)臺(tái)體包括第一水平導(dǎo)軌、第一聯(lián)軸器、第一液壓馬達(dá)、第一電液伺服閥、第二水平導(dǎo)軌、第二液壓馬達(dá)、第二電液伺服閥、第二聯(lián)軸器、第三水平導(dǎo)軌、底座、運(yùn)動(dòng)臺(tái)面、第一滾珠絲杠、第一軸承塊、第二滾珠絲杠、第二軸承塊、加速度傳感器、位移傳感器。本實(shí)用新型由于采用液壓馬達(dá)和滾珠絲杠聯(lián)合驅(qū)動(dòng)式結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)地震模擬實(shí)驗(yàn)的低頻響、大位移運(yùn)動(dòng)控制特性，同時(shí)，采用水平導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)地震模擬振動(dòng)裝置具有較大的抗傾覆力矩，從而保證振動(dòng)裝置工作過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式大位移地震模擬振動(dòng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及地震模擬振動(dòng)裝置，尤其涉及一種雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式地震模擬振動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]地震模擬振動(dòng)裝置廣泛應(yīng)用于道路模擬，建筑結(jié)構(gòu)抗震，土木工程等領(lǐng)域，建筑結(jié)構(gòu)抗震實(shí)驗(yàn)中，往往需要模擬真實(shí)的地震波形，高層建筑結(jié)構(gòu)地震過(guò)程中，其水平位移幅度很大，可達(dá)幾米，常規(guī)的地震模擬振動(dòng)裝置往往采用液壓油缸驅(qū)動(dòng)振動(dòng)裝置，振動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)幅度受到油缸活塞桿的長(zhǎng)度限制，難以實(shí)現(xiàn)大位移運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)一步限制了地震模擬振動(dòng)裝置的低頻特性，因此，地震模擬實(shí)驗(yàn)中，常常需要對(duì)地震波進(jìn)行濾波處理，不能真實(shí)仿真建筑結(jié)構(gòu)地震中的響應(yīng)特性。本實(shí)用新型針對(duì)一種雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式地震模擬振動(dòng)裝置，所設(shè)計(jì)的振動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)低頻響大位移運(yùn)動(dòng)，真實(shí)再現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的地震運(yùn)動(dòng)過(guò)程，同時(shí)，采用水平導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)可以保證地震模擬振動(dòng)裝置具有很大的抗傾覆能力，保證工作的平穩(wěn)性和可靠性，目前為止，國(guó)內(nèi)未見(jiàn)此種類(lèi)型通過(guò)雙液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)大位移運(yùn)動(dòng)的地震模擬振動(dòng)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有地震模擬振動(dòng)裝置低頻響應(yīng)狀態(tài)下位移不夠的不足，提供一種雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式地震模擬振動(dòng)裝置。
[0004]雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式大位移地震模擬振動(dòng)裝置包括振動(dòng)臺(tái)體和振動(dòng)控制器，所述振動(dòng)臺(tái)體包括第一水平導(dǎo)軌、第一聯(lián)軸器、第一液壓馬達(dá)、第一電液伺服閥、第二水平導(dǎo)軌、第二液壓馬達(dá)、第二電液伺服閥、第二聯(lián)軸器、第三水平導(dǎo)軌、底座、運(yùn)動(dòng)臺(tái)面、第一滾珠絲杠、第一軸承塊、第二滾珠絲杠、第二軸承塊、加速度傳感器、位移傳感器；在底座上設(shè)有第一水平導(dǎo)軌、第二水平導(dǎo)軌、第三水平導(dǎo)軌、第一液壓馬達(dá)、第二液壓馬達(dá)、第一軸承塊、第二軸承塊，并通過(guò)螺栓連接，底座上設(shè)有位移傳感器固定端，并通過(guò)螺栓連接，第一液壓馬達(dá)上設(shè)有第一電液伺服閥，第二液壓馬達(dá)上設(shè)有第二電液伺服閥，并通過(guò)螺栓連接，第一滾珠絲杠一端、第二滾珠絲杠一端分別通過(guò)第二聯(lián)軸器、第一聯(lián)軸器安裝在第二液壓馬達(dá)、第一液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸上，第一滾珠絲杠另一端、第二滾珠絲杠另一端分別通過(guò)滾動(dòng)軸承安裝在第一軸承塊、第二軸承塊上，運(yùn)動(dòng)臺(tái)面的底部設(shè)有第一水平導(dǎo)軌、第二水平導(dǎo)軌、第三水平導(dǎo)軌的滑塊和第一滾珠絲杠、第二滾珠絲杠的螺母，并通過(guò)螺栓連接，運(yùn)動(dòng)臺(tái)面的后部設(shè)有加速度傳感器、位移傳感器滑動(dòng)桿，并通過(guò)螺栓連接，振動(dòng)臺(tái)體由振動(dòng)控制器控制。
[0005]所述振動(dòng)控制器包括A/D轉(zhuǎn)換器1、A/D轉(zhuǎn)換器2、加權(quán)控制器、驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器、理想信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)合成器、功率放大器1、功率放大器2、零位調(diào)節(jié)器;A/D轉(zhuǎn)換器2、加權(quán)控制器、驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器、理想信號(hào)發(fā)生器順次相連，A/D轉(zhuǎn)換器1、信號(hào)合成器、功率放大器2順次連接，信號(hào)合成器分別與驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器、零位調(diào)節(jié)器、功率放大器I相連，A/D轉(zhuǎn)換器I與加權(quán)控制器相連。[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0007](I)本實(shí)用新型由于采用雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)地震模擬振動(dòng)裝置，將液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)臺(tái)面的位移，響應(yīng)速度快，負(fù)載能力強(qiáng)，同時(shí)，采用滾珠絲杠作為傳動(dòng)部件，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面的大位移運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)幅度可達(dá)幾米，有效保證地震模擬振動(dòng)裝置的低頻響，大位移運(yùn)動(dòng)特性。
[0008](2)本實(shí)用新型由于采用水平導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，對(duì)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面具有支撐和導(dǎo)向的作用，使地震模擬振動(dòng)裝置具有很大的抗傾覆能力，從而保證振動(dòng)裝置工作過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和可靠性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式大位移地震模擬振動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本實(shí)用新型的振動(dòng)控制器電路框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1所示，雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式大位移地震模擬振動(dòng)裝置包括振動(dòng)臺(tái)體和振動(dòng)控制器18,所述振動(dòng)臺(tái)體包括第一水平導(dǎo)軌1、第一聯(lián)軸器2、第一液壓馬達(dá)3、第一電液伺服閥4、第二水平導(dǎo)軌5、第二液壓馬達(dá)6、第二電液伺服閥7、第二聯(lián)軸器8、第三水平導(dǎo)軌9、底座10、運(yùn)動(dòng)臺(tái)面11、第一滾珠絲杠12、第一軸承塊13、第二滾珠絲杠14、第二軸承塊15、加速度傳感器16、位移傳感器17 ;在底座10上設(shè)有第一水平導(dǎo)軌1、第二水平導(dǎo)軌5、第三水平導(dǎo)軌9、第一液壓馬達(dá)3、第二液壓馬達(dá)6、第一軸承塊13、第二軸承塊15，并通過(guò)螺栓連接，底座10上設(shè)有位移傳感器17固定端，并通過(guò)螺栓連接，第一液壓馬達(dá)3上設(shè)有第一電液伺服閥4，第二液壓馬達(dá)6上設(shè)有第二電液伺服閥7，并通過(guò)螺栓連接，第一滾珠絲杠12一端、第二滾珠絲杠14 一端分別通過(guò)第二聯(lián)軸器8、第一聯(lián)軸器2安裝在第二液壓馬達(dá)6、第一液壓馬達(dá)3的轉(zhuǎn)軸上，第一滾珠絲杠12另一端、第二滾珠絲杠14另一端分別通過(guò)滾動(dòng)軸承安裝在第一軸承塊13、第二軸承塊15上，運(yùn)動(dòng)臺(tái)面11的底部設(shè)有第一水平導(dǎo)軌1、第二水平導(dǎo)軌5、第三水平導(dǎo)軌9的滑塊和第一滾珠絲杠12、第二滾珠絲杠14的螺母，并通過(guò)螺栓連接，運(yùn)動(dòng)臺(tái)面11的后部設(shè)有加速度傳感器16、位移傳感器17滑動(dòng)桿，并通過(guò)螺栓連接，振動(dòng)臺(tái)體由振動(dòng)控制器18控制。
[0012]所述振動(dòng)控制器包括A/D轉(zhuǎn)換器1、A/D轉(zhuǎn)換器2、加權(quán)控制器、驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器、理想信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)合成器、功率放大器1、功率放大器2、零位調(diào)節(jié)器;A/D轉(zhuǎn)換器2、加權(quán)控制器、驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器、理想信號(hào)發(fā)生器順次相連，A/D轉(zhuǎn)換器1、信號(hào)合成器、功率放大器2順次連接，信號(hào)合成器分別與驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器、零位調(diào)節(jié)器、功率放大器I相連，A/D轉(zhuǎn)換器I與加權(quán)控制器相連。
[0013]A/D轉(zhuǎn)換器1、A/D轉(zhuǎn)換器2采用高精度AK5385B A/D轉(zhuǎn)換芯片，理想信號(hào)發(fā)生器、加權(quán)控制器、驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器、信號(hào)合成器、零位調(diào)節(jié)器的功能通過(guò)DSP(芯片:TMS320C6713)實(shí)現(xiàn)，功率放大器1、功率放大器2采用D/A轉(zhuǎn)換芯片CS4398實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)輸出。
[0014]A/D轉(zhuǎn)換器I連接位移傳感器17，實(shí)現(xiàn)反饋位移傳感器17信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換器2連接加速度傳感器16，實(shí)現(xiàn)反饋加速度傳感器16信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，功率放大器I連接第一電液伺服閥4，實(shí)現(xiàn)第一電液伺服閥4的驅(qū)動(dòng)控制，功率放大器2連接第二電液伺服閥7，實(shí)現(xiàn)第二電液伺服閥7的驅(qū)動(dòng)控制，加權(quán)控制器連接A/D轉(zhuǎn)換器1、A/D轉(zhuǎn)換器2，實(shí)現(xiàn)反饋位移信號(hào)和反饋加速度信號(hào)的加權(quán)處理，理想信號(hào)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面11期望信號(hào)的生成，驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器連接理想信號(hào)發(fā)生器和加權(quán)控制器，并通過(guò)比較理想信號(hào)發(fā)生器生成的理想信號(hào)和加權(quán)處理之后的反饋信號(hào)，從而生成下一幀驅(qū)動(dòng)信號(hào)，零位調(diào)節(jié)器通過(guò)調(diào)節(jié)零位電壓，實(shí)現(xiàn)地震模擬振動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)臺(tái)面11的零位調(diào)節(jié)，信號(hào)合成器連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器、A/D轉(zhuǎn)換器1、零位調(diào)節(jié)器，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)與零位調(diào)節(jié)器輸出的零位信號(hào)進(jìn)行加法合成，并與A/D轉(zhuǎn)換器I的反饋位移信號(hào)進(jìn)行減法合成，輸出合成控制信號(hào)，信號(hào)合成器連接功率放大器1、功率放大器2，實(shí)現(xiàn)合成控制信號(hào)的輸出。
[0015]雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式大位移地震模擬振動(dòng)方法是:底座10安裝在振動(dòng)裝置基礎(chǔ)上，試件安裝在運(yùn)動(dòng)臺(tái)面11上，振動(dòng)控制器的A/D轉(zhuǎn)換器I連接位移傳感器17，A/D轉(zhuǎn)換器2連接加速度傳感器16，振動(dòng)控制器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別通過(guò)功率放大器1、功率放大器2驅(qū)動(dòng)第一電液伺服閥4、第二電液伺服閥7，第一電液伺服閥4、第二電液伺服閥7分別驅(qū)動(dòng)第一液壓馬達(dá)3、第二液壓馬達(dá)6，第一液壓馬達(dá)3、第二液壓馬達(dá)6分別通過(guò)第一聯(lián)軸器2、第二聯(lián)軸器8驅(qū)動(dòng)第二滾珠絲杠14、第一滾珠絲杠12轉(zhuǎn)動(dòng)，第二滾珠絲杠14、第一滾珠絲杠12的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面11沿第一水平導(dǎo)軌1、第二水平導(dǎo)軌5、第三水平導(dǎo)軌9方向的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)臺(tái)面11的直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，分別通過(guò)位移傳感器17，加速度傳感器16實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面11的直線位移和加速度變化情況，并將A/D轉(zhuǎn)換后的運(yùn)動(dòng)臺(tái)面11的反饋位移和加速度信號(hào)通過(guò)加權(quán)控制器進(jìn)行加權(quán)處理，進(jìn)一步通過(guò)比較理想信號(hào)發(fā)生器生成的期望信號(hào)與加權(quán)處理后的反饋信號(hào)，由驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器生成下一巾貞驅(qū)動(dòng)信號(hào)，信號(hào)合成器將下一幀驅(qū)動(dòng)信號(hào)與零位調(diào)節(jié)器輸出的零位信號(hào)進(jìn)行加法合成，并與A/D轉(zhuǎn)換器I的反饋位移信號(hào)進(jìn)行減法合成，輸出合成控制信號(hào)，合成控制信號(hào)通過(guò)功率放大器1、功率放大器2分別驅(qū)動(dòng)第一電液伺服閥4、第二電液伺服閥7，零位調(diào)節(jié)器通過(guò)調(diào)節(jié)輸出電壓的變化實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面11的初始零位調(diào)節(jié)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式大位移地震模擬振動(dòng)裝置，其特征在于:包括振動(dòng)臺(tái)體和振動(dòng)控制器(18)，所述振動(dòng)臺(tái)體包括第一水平導(dǎo)軌(I)、第一聯(lián)軸器(2)、第一液壓馬達(dá)(3)、第一電液伺服閥(4)、第二水平導(dǎo)軌(5)、第二液壓馬達(dá)(6)、第二電液伺服閥(7)、第二聯(lián)軸器(8)、第三水平導(dǎo)軌(9)、底座(10)、運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(11)、第一滾珠絲杠(12)、第一軸承塊(13)、第二滾珠絲杠(14)、第二軸承塊(15)、加速度傳感器(16)、位移傳感器(17);在底座(10)上設(shè)有第一水平導(dǎo)軌(I)、第二水平導(dǎo)軌(5)、第三水平導(dǎo)軌(9)、第一液壓馬達(dá)(3)、第二液壓馬達(dá)(6)、第一軸承塊(13)、第二軸承塊(15)，并通過(guò)螺栓連接，底座(10)上設(shè)有位移傳感器(17)固定端，并通過(guò)螺栓連接，第一液壓馬達(dá)(3)上設(shè)有第一電液伺服閥(4)，第二液壓馬達(dá)(6)上設(shè)有第二電液伺服閥(7)，并通過(guò)螺栓連接，第一滾珠絲杠(12)—端、第二滾珠絲杠(14) 一端分別通過(guò)第二聯(lián)軸器(8)、第一聯(lián)軸器(2)安裝在第二液壓馬達(dá)(6)、第一液壓馬達(dá)(3)的轉(zhuǎn)軸上，第一滾珠絲杠(12)另一端、第二滾珠絲杠(14)另一端分別通過(guò)滾動(dòng)軸承安裝在第一軸承塊(13)、第二軸承塊(15)上，運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(11)的底部設(shè)有第一水平導(dǎo)軌(I)、第二水平導(dǎo)軌(5)、第三水平導(dǎo)軌(9)的滑塊和第一滾珠絲杠(12)、第二滾珠絲杠(14)的螺母，并通過(guò)螺栓連接，運(yùn)動(dòng)臺(tái)面(11)的后部設(shè)有加速度傳感器(16)、位移傳感器(17)滑動(dòng)桿，并通過(guò)螺栓連接，振動(dòng)臺(tái)體由振動(dòng)控制器(18)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式大位移地震模擬振動(dòng)裝置，其特征在于:所述振動(dòng)控制器(18)包括A/D轉(zhuǎn)換器1、A/D轉(zhuǎn)換器2、加權(quán)控制器、驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器、理想信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)合成器、功率放大器1、功率放大器2、零位調(diào)節(jié)器;A/D轉(zhuǎn)換器2、加權(quán)控制器、驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器、理想信號(hào)發(fā)生器順次相連，A/D轉(zhuǎn)換器1、信號(hào)合成器、功率放大器2順次連接，信號(hào)合成器分別與驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器、零位調(diào)節(jié)器、功率放大器I相連，A/D轉(zhuǎn)換器I與加權(quán)控制器相連。
【文檔編號(hào)】G01M7/02GK203551243SQ201320626023
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】陳章位, 欒強(qiáng)利 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)