[發明專利]一種模擬交通荷載作用的模型試驗氣壓加載裝置及其用途

在審

• 申請號: 201510323504.1
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN105181494A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 郭鵬飛;肖軍華;周順華;張小會
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于交通運輸工程領域，涉及一種模擬交通荷載作用的模型試驗加載裝置。

背景技術

在土工結構物的變形及強度等動力穩定性模型試驗研究中，常需要模擬交通荷載對土工結構物的動力加載作用。交通荷載主要指車輛(列車、汽車)運行中施加于路基、橋梁、隧道、邊坡擋墻等土工構筑物上的動力循環荷載，不同于一般的靜力荷載，交通荷載都帶有一定的周期性，且交通荷載的周期與周期次數差別較大，不同車輛產生的交通荷載具有各自的特點，需要采用不同的荷載波形進行模擬，常用的荷載波形有正弦、余弦、鋸齒狀、三角形、方形、脈沖波等波形，此外不同交通荷載的荷載幅值也差別較大，加之土工結構物對交通荷載的敏感性較強(尤其是在土工結構物的小比例動力模型試驗中)，因此必須對交通荷載進行精確控制。

通過對現有技術的文獻檢索發現，現有的裝置中，要么通過千斤頂進行人工控制的加卸載，這種加載方法的特點是操作過程繁瑣，荷載控制精度不高；要么采用伺服控制儀控制的液壓或機械裝置，這種方法常常需要配備相應的伺服控制儀和液壓泵或者伺服電機，由于伺服控制儀、液壓泵及伺服電機的成本高昂，且荷載作用力較大，不適用于小比例模型試驗的動力加載。

發明內容

本發明的目的在于提供一種模擬交通荷載作用的模型試驗氣壓加載裝置，

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種模擬交通荷載的模型試驗加載裝置，包括空氣壓縮機、氣體凈化閥、電氣比例閥、直流穩壓電源、函數信號發生器、氣缸、法蘭板、氣管、金屬導線；其中空氣壓縮機、氣體凈化閥、電氣比例閥、氣缸通過高強度氣管進行連接；直流穩壓電源、函數信號發生器、電氣比例閥通過金屬導線進行連接。

進一步，通過氣管依次將空氣壓縮機、空氣凈化閥、電氣比例閥的接氣口、氣缸連接，所述氣缸通過法蘭板固定在需要加載的土工試驗模型槽上；用金屬導線依次連接直流穩壓電源、函數信號發生器、電氣比例閥的配線接線端。

所述氣缸的桿蓋處連有法蘭板，所述法蘭板采用螺栓與缸體連接在一起以固定所述氣缸，所述氣缸將氣壓轉化為動力荷載，通過所述氣缸的氣缸活塞桿對土工模型進行加載。

所述氣缸通過氣管連接電氣比例閥的接氣口，所述電氣比例閥通過氣管連接空氣凈化閥，所述空氣凈化閥通過高強度氣管連接空氣壓縮機；所述氣體凈化閥過濾流通至電氣比例閥的氣體以提高所述電氣比例閥的控制精度和使用壽命；所述電氣比例閥根據輸入的電壓信號對輸出的氣壓進行調節，所述電氣比例閥的配線接線端通過金屬導線連接函數信號發生器。

所述空氣壓縮機為整個系統的動力源，為系統提供穩定的氣體壓力。該裝置主要基于氣壓傳動原理，穩定的氣體壓力是本系統的工作基礎。

所述函數信號發生器為該裝置的控制元件，函數信號發生器能夠輸出正弦函數、余弦函數、鋸齒狀、三角形、方形、脈沖波等波形的電壓信號，可根據交通荷載特點進行選擇。

所述電氣比例閥能根據輸入的電壓信號對輸出氣壓進行調節，電壓信號和氣壓輸出成比例關系。

所述氣缸為本裝置的執行元件，電器比例閥將氣壓根據電壓信號進行調節，氣缸將調節后的氣壓轉化為動力荷載，實現動力轉化。

所述氣管均為高強度氣管，所能承受氣壓不低于1MPa；優選的，所述氣管外徑為5mm、內徑為3mm。

所述的模型試驗加載裝置的用途：將該裝置用于交通運輸工程研究領域土工模型試驗中的動力加載，配合土工試驗模型箱進行試驗，模擬交通荷載對土工結構物的動力循環加載。

由于采用上述方案，本發明的有益效果是：

該模型試驗加載裝置基于氣壓傳動原理，能夠很好的實現在小比例模型試驗中模擬土工結構物的動力加載作用，可根據交通荷載特點選擇不同的加載波形，反應靈敏，控制精度高、價格低廉；另外，本發明通過函數限號發生器發射電壓信號，電氣比例閥通過電壓信號對空氣壓縮機提供的穩定氣壓進行調節，最后通過氣缸將氣體壓力轉化為動力輸出，具有原理簡單，易于實現，加載精度高等優點。

附圖說明

圖1是本發明實施例中各組成元件的連接結構示意圖。

圖2是本發明實施例的方法流程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖所示實施例對本發明作進一步的說明。