[发明专利]一种采用同步带传动装置驱动的土工离心机

说明书

技术领域

本发明涉及一种土工离心机，具体涉及一种采用同步带传动装置驱动的土工离心机。

背景技术

土工离心机利用高速旋转的转臂产生超重力场环境，通过在吊篮中安装相关的试验装置(如：机械手装置、地震模拟装置、造风装置和深海环境模拟装置等)，可以实现对复杂载荷工况(如：开孔、挖洞、地震过程、海洋风暴过程及深海作业过程等)的模拟，为土工结构基坑开挖、地震破坏机理研究和海洋资源开发提供一个基础试验平台。

为保证超重力场中模拟试验的准确、可靠，需要保证通过离心机转臂高速旋转提供的超重力场环境相对稳定，波动小。这就对带动离心机转臂运转的驱动方式提出了很高的要求。当前，带动离心机转臂运转的驱动方式主要有以下两种：

1)电机驱动：电机输出轴与离心机主轴连接，离心机主轴与转臂连接，当电机转动时，电机输出轴带动离心机主轴转动，主轴带动离心机转臂旋转，从而在吊篮内指定的位置产生模拟试验所要求的n倍重力加速度；

2)电机及减速器驱动：电机输出轴连接减速器输入轴，减速器输出轴连接离心机主轴，离心机主轴连接转臂，当电机转动时，电机输出轴带动减速器运转，减速器带动离心机主轴转动，主轴带动转臂旋转，从而在吊篮内指定的位置产生模拟试验所要求的n倍重力加速度。

上述两种驱动方式存在着以下缺陷：

1)采用电机驱动时，电机直接与离心机主轴连接，离心机运转时，由于转臂不平衡带来的冲击力会通过主轴直接作用在电机上，危害电机的运行安全，特别是离心机用于地震模拟时，这种危害更大；另外，当离心机主轴尺寸较大时，电机的尺寸也会相应增大，增加离心机的建造成本。

2)采用电机及减速器驱动时，减速器作为电机与离心机主轴之间的过渡环节，可以缓解离心机运转时产生的附加作用力对电机的影响，但这种附加作用力转由减速器承担，且直接传递到安装减速器的建筑基础上；另外，受离心机主轴尺寸和减速器传动比的影响，减速器的结构设计受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种采用同步带传动装置驱动的土工离心机。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种采用同步带传动装置驱动的土工离心机，包括竖直安装的主轴和电机，所述主轴的上端水平设置有转臂，所述主轴的下端设置有大带轮，所述电机的转轴设置有小带轮，所述小带轮与所述大带轮之间通过同步带传动连接，所述同步带的外侧设置有两个张紧轮。

优选地，所述大带轮与所述小带轮的直径比为2:1至4:1。

优选地，所述大带轮与所述主轴之间、所述小带轮与所述电机的转轴之间均通过键连接。

优选地，所述电机设置有两块固定板，两个所述张紧轮分别安装在两块所述固定板上，两个所述张紧轮分别位于所述大带轮与所述小带轮的连心线两侧。

具体地，所述张紧轮包括外部筒和中心轴，所述外部筒套在所述中心轴上，所述外部筒与所述中心轴之间设置有轴承，所述中心轴通过螺钉固定在所述固定板上，所述螺钉位于所述中心轴的偏心部。

优选地，所述中心轴设置有用于放置扳手的凹槽。

优选地，所述轴承有两个，所述中心轴套有过渡环，两个所述轴承分别位于所述过渡环的两端，所述中心轴的内端设置有用于挡住第一所述轴承的阶梯面，所述中心轴的外端设置有用于固定第二所述轴承的锁紧螺母。

本发明的有益效果在于：

采用同步带传动，可以将电机、离心机机座、转臂等安装在同一层建筑结构中，改变了现有技术中采用电机驱动、电机及减速器驱动的分层建筑结构，节省了建筑成本；

同步带传动装置中带轮结构简单，特别是大带轮与离心机主轴连接的内孔，其尺寸可以设计的较大，有利于离心机主轴尺寸的扩大，以解决离心机运转时通过主轴内孔向转臂持续供给大流量水、油、气的需求，从而避免在离心机转臂上附加供回水、供回油及供回气设备；

同步带传动具有一定的减振、降噪作用，可以在一定程度上吸收由转臂不平衡或振动台激励产生的附加作用力，减小附加作用力对建筑基础的影响；

同步带工作可靠、结构简单，方便维修和更换。

附图说明

图1是本发明在静止状态时的结构示意图；

图2是本发明在运动状态时的结构示意图；

图3是本发明中同步传动装置的结构示意图；

图4是本发明所述张紧轮的剖视结构示意图；