ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СОЗДАНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ИМПУЛЬСА

Полезная модель относится к испытательной технике, а более конкретно к нагрузочным устройствам, предназначенным для испытания строительных конструкций на сейсмостойкость, и может быть использована при испытаниях балок, плит, колонн, ригелей на статическое, кратковременное динамическое, ударное, циклическое воздействие, резонансное разрушение.
Аналогом заявляемого устройства является стенд, предназначенный для испытания железобетонных образцов на кратковременное динамическое воздействие, преимущественно на ударную нагрузку [Патент на полезную модель RU 76133, МПК G01N 3/00, G01N 3/08, G01N 3/30, 2006 г.], включающая в себя нагружающее устройство, выполненное в виде копровой установки с двумя мачтами из немагнитного материала, грузосбрасывателя с грузом; опоры для железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу; электромагниты, установленные на мачтах и постоянные магниты, закрепленные на грузе; датчик ускорения, установленный на грузе и подключенный к входу микроконтроллера. При отскакивании груза после удара о железобетонный элемент с датчика ускорения в микроконтроллер поступает сигнал с противоположным знаком, подающий питание на электромагниты, в задачу которого входит притяжение электромагнита с постоянным магнитом, обеспечивающее фиксацию груза, исключающее повторное силовое воздействие на железобетонный элемент. В результате обеспечивается чистота и корректность полученных результатов исследований при кратковременном динамическом воздействии.
Данная установка позволяет испытывать железобетонные элементы на однократное кратковременное динамическое воздействие, но не позволяет обеспечить электроприводом программное задание формы импульса силы или величины прогиба конструкции, стенд представляет источник повышенной опасности в связи с тем, что груз падает с высоты, кроме того стенд не позволяет проводить статические испытания и задание циклического воздействия приложенного к испытуемой строительной конструкции.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является электромеханическая установка для статических и динамических испытаний строительных конструкций [Патент на полезную модель RU 137119, МПК G01N 3/08], которая принята за прототип заявляемой полезной модели.
Электромеханическая установка для статических и динамических испытаний строительных конструкций содержит смонтированное на силовом полу опоры, на которых шарнирно установлена испытуемая строительная конструкция, и нагружающее устройство. В состав нагружающего устройства входит регулируемый электропривод, который может быть установлен непосредственно на силовом полу или на станине, закрепленной на силовом полу. Воздействие регулируемого электропривода на испытуемую конструкцию осуществляется через промежуточное звено - кривошипно-шатунный механизм и связанный с ним поршень, установленный в сквозном корпусе, неподвижно закрепленном на силовом полу или на станине. Для этого один конец кривошипа кривошипно-шатунного механизма закреплен на валу регулируемого электропривода, а второй через шатун соединен с поршнем. Конец поршня, обращенный к испытуемой строительной конструкции, выполнен сферической формы. Воздействие на испытуемую строительную конструкцию может быть сверху, снизу и сбоку в зависимости от расположения поршня. Установка позволяет формировать с помощью нагружающего устройства программируемые форму и амплитуду динамического и статического воздействия. Также, данная установка имеет достаточно простую конструкцию, по сравнению с предыдущим аналогом, и позволяет обеспечить безопасность проведения испытаний.
Однако, данная установка не позволяет в полной мере моделировать сейсмическую нагрузку на испытуемую строительную конструкцию, наиболее приближенную к особенностям пульсаций и частот природного характера сейсмического воздействия.
Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей для моделирования наиболее близкого к природному характеру сейсмического воздействия на строительные конструкции и упрощение процесса испытаний, наряду с обеспечением безопасности проводимых работ.
Технический результат, на достижение которого направлена решаемая задача, заключается в формировании с помощью нагружающего устройства программируемой формы и амплитуды однократного динамического или циклического воздействия повышенной мощности, приложенного к испытуемому образцу строительной конструкции для моделирования наиболее близкого к природному характеру сейсмического воздействия на строительные конструкции.
Технический результат и решение задачи достигаются следующим образом.
Электромеханическая установка для создания сейсмического импульса, как и прототип, содержит силовой пол и нагружающее устройство в виде регулируемого электропривода, установленного на силовом полу или на дополнительно закрепленной на силовом полу станине.
В отличие от прототипа полезная модель в качестве регулируемого электропривода содержит линейный регулируемый электропривод, на якоре которого закреплен свободно вращающийся ролик, предназначенный для шарнирной связи регулируемого электропривода с испытуемой строительной конструкцией.
Конструкция электромеханического имитатора сейсмического импульса для испытаний строительных конструкций пояснена чертежами.
На фиг.1 показана конструкция электромеханической установки для создания сейсмического импульса в процессе испытаний строительных конструкций. Воздействие нагружающего устройства осуществляется снизу на испытуемую строительную конструкцию.
На фиг.2 показана конструкция электромеханической установки для создания сейсмического импульса в процессе испытаний строительных конструкций и с применением траверсы для перераспределения нагрузок на строительную конструкцию. Воздействие нагружающего устройства осуществляется снизу на испытуемую строительную конструкцию.
На фиг.3 и фиг.4 показано воздействие нагружающего устройства сверху на испытуемую строительную конструкцию.
На фиг.5 и фиг.6 показано воздействие нагружающего устройства сбоку на испытуемую строительную конструкцию.
Электромеханическая установка для создания сейсмического импульса содержит смонтированное на силовом полу 1 нагружающее устройство. Нагружающее устройство выполнено в виде линейного регулируемого электропривода 4, установленного на силовом полу 1. На силовом полу смонтированы также опоры 2 для испытуемой строительной конструкции 3. Передача силового воздействия осуществляется через свободно вращающийся ролик 5, закрепленный на якоре 6 линейного регулируемого электропривода 4 непосредственно на испытуемую конструкцию 3 или через траверсу.
Линейный регулируемый электропривод 4 (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6) может быть выполнен на основе линейного вентильного двигателя.
Полезная модель промышленно применима, ее можно многократно реализовать с достижением указанного выше технического результата.
Работа электромеханической установки возможна в двух режимах испытаний.
В первом режиме испытание (фиг.1) проходит по исчерпанию несущей способности конструкции 3. Для этого силовое воздействие с заданной формой импульса силы в точке касания ролика 5, закрепленного на испытываемой строительной конструкции 3 формируется регулируемым электроприводом 4 по программе работы моментного электропривода (параметр регулирования - это величина силы на якоре 6 электропривода 4).
Во втором режиме испытание (фиг.1) проходит по достижению испытуемой конструкцией 3 предельных деформаций или прогиба. Для этого силовое воздействие в точке касания ролика 5, закрепленного на испытываемой строительной конструкции 3 формируется регулируемым электроприводом 4 по программе работы позиционирования электропривода (параметр регулирования - величина перемещения якоря 6 электропривода 4).
Для задания различных схем испытания (фиг.2) строительной конструкции 3 на нее может устанавливаться траверса 7, в этом случае силовое воздействие прикладывается к центру траверсы 7 и перераспределяется по строительной конструкции 3.
Предлагаемое устройство позволяет моделировать циклические воздействия наиболее близкие к природному характеру сейсмической нагрузки, а также, позволяет генерировать удары, колебания различного характера, например, взрывное воздействие.