Кожахметова А.К., Правдин О.Ю.

Карагандинский государственный технический университет

Виброплатформа для испытаний на сейсмостойкость

Широкое применение вибрационной техники практически во всех областях промышленности, транспорта, строительства, в научных лабораториях и испытательных полигонах требует создания нового класса вибрационных механизмов и машин большой мощности с широким диапазоном параметров вибраций. При этом отказываются от традиционных (механического и электромеханического) принципов возбуждения колебаний и переходят к принципиально новым приводам вибрационных машин, использующих элементы гидроавтоматики. Это объясняется способностью гидравлического привода задавать рабочему органу вибрации произвольной формы с произвольно меняющимися амплитудой и частотой, а также получать при незначительных перемещениях большие мгновенные скорости и ускорения. Однако практика применения подобных систем не отвечает современным требованиям развития вибрационной техники вследствие того, что, несмотря на преимущества, часто возникают большие трудности их построения, связанные с особенностями динамических свойств силовых элементов.

В настоящее время все шире применяются различные технологические процессы, основанные на использовании искусственно возбуждаемых колебаний. К ним относится, например, вибропогружение свай, вибротранспортировка сыпучих материалов и т.д. Для определения собственных частот инженерных конструкций часто применяются вибрационные механизмы, которые в настоящее время используются в сейсмостойком строительстве.

При испытаниях зданий и сооружений на сейсмостойкость целесообразна замена натурных испытаний лабораторными испытаниями на специальных стендах, имитирующих реальные условия. Это облегчает создание инженерных методов расчета и синтеза гидромеханических колебательных систем, динамические характеристики и конструктивные параметры которых можно не только варьировать в широком диапазоне, но и выявить их сочетание, обеспечивающее устойчивый режим работы. Конструктивная схема гидромеханической колебательной системы одного из вариантов испытательной виброплатформы приведена на рис. 1.

Платформа предназначена для генерирования и передачи испытываемому на динамические нагрузки объекту механических колебаний с независимым плавным регулированием силы, частоты и скорости перемещения платформы.

В качестве объекта испытаний могут служить макеты зданий, сооружений, их составные элементы, детали и узлы машин и т.д.

Платформа позволяет создавать динамические нагрузки в горизонтальном и вертикальном направлениях независимо друг от друга по заранее составленной программе.

Рис.1

Принципиальная схема электрогидравлической системы

управления платформой (силовая система): I - электронная система управления, II - гидравлическая система управления, III - исполнительный орган с объектом воздействия

.

Технические характеристики платформы

Размеры рабочей площади, м : длина – 5; ширина - 5

Грузоподъемность, тонн - до 100

Максимальное ускорение, м/с² - до 10 (по двум направлениям движения)

Тип двигателя - гидравлический

Давление жидкости, МПа - до 35

Установленная мощность электропривода, кВт – 33,5.

Платформа включает систему электроприводного управления I, систему гидравлического управления II, силовую систему III. Источником энергии служит насосная станция с регулируемым давлением рабочей жидкости. Орган управления представляет собой совокупность электрогидравлического распределителя и электронного блока формирования управляющего сигнала. Исполнительный орган выполнен в виде блока гидроцилиндров, расположенных соответственно схеме.

Для имитации упругого воздействия внешней среды установлены регулируемые гидропневмопружины. Регулировка их жесткости осуществляется от общего гидропривода поодиночным переключением ручного кранового распределителя. Контроль жесткости осуществляется по манометру.

Функционирование платформы осуществляется в следующей последовательности: рабочая жидкость под заданным давлением подается от гидропривода в электрогидравлический распределитель, закон пропускания которого определяется поступающим на него электронным сигналом управления. В соответствии с частотой, интенсивностью управляющего сигнала происходит перераспределение рабочей жидкости между рабочими камерами исполнительных органов. При этом на штоках исполнительных органов генерируется усилие заданной частоты и амплитуды, передающееся на платформу, что и вызывает ее движение. Соответственно объект испытаний, установленный на платформе, движется в заданном направлении вместе с платформой.

Системы, обеспечивающие как горизонтальные, так и вертикальные колебания платформы, не отличаются друг от друга принципиально.

Электронный сигнал управления представляет собой заранее подготовленную для обоих каналов программу.