一种用于层状剪切箱的多向运动装置

本发明涉及土木工程，特别涉及一种用于层状剪切箱的多向运动装置。

背景技术：

1、目前常用于振动台试验的模型土箱主要包括刚性箱、柔性箱、层状剪切型土箱三大类。一个设计性能优良、具有良好的边界模拟效果的模型土箱是振动台试验成功开展的前提。在上述三类土箱中，层状剪切型土箱因其能够实现箱内土体剪切变形的模拟而得到了广泛应用。

2、但是，目前的层状剪切型土箱仍然存在一些缺陷，例如：

3、1.土箱层间连接多采用弹簧、螺钉、轴承、滚珠等，只可以在两个相互垂直的水平方向上或单一水平方向上运动，不能在输入三向地震激励时实现三向运动，从而影响模型土的振动特性。

4、2.为防止箱体位移过大，经常在外侧施加上限位装置，不仅成本较高，安装也比较困难。

5、基于上述现有层状剪切型土箱层间连接装置的缺陷，实现土箱三向运动，需要对现有层间连接运动装置进行改进，以实现更高的技术和经济效益。

技术实现思路

1、本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于层状剪切箱的多向运动装置，以达到层状模型箱在输入三向地震激励时实现三个方向上自由运动，同时达到土箱运动限位的目的。

2、本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于层状剪切箱的多向运动装置，该多向运动装置包括方轴轴套座、方轴、外限位壳体、基板、多层运动单元及方形内限位块；方轴与方轴轴套座配合套接；外限位壳体为方盒形，其底部开有通过方轴的方孔；每层运动单元包括从下向上触接的隔板及万向运动装置；基板和隔板均开有通过方轴的方孔；基板下表面安装有万向球，并通过万向球与外限位壳体底面触接；隔板四周与外限位壳体内表面配合触接；万向运动装置包括方形框体，方形框体的上下表面、左右外侧面及前后内侧面均设有万向球；内限位块，其固定套接在方轴上，其位于方形框体的内侧；其数量与方形框体数量相同。

3、进一步地，方形框体的上下表面均布设万向球。

4、进一步地，方形框体的左右外侧面及前后内侧面各布设2个以上万向球。

5、进一步地，限制方形框体向上运动的上限位装置包括固接在外限位壳体顶部的挡板、档条或挡块。

6、进一步地，方形框体的左、右外侧面的万向球球顶点之间的距离，与外限位壳体内腔左右方向尺寸之差，≤40mm。

7、进一步地，方形框体的前、后内侧面的万向球球顶点之间的距离，与内限位块前后方向尺寸之差，≤40mm。

8、进一步地，方轴包括依次连接的下方轴和多节上方轴，下方轴底部设有台肩，方轴轴套座设有限制台肩向上移动的限位结构。

9、进一步地，方轴轴套座为带方形基座的圆台型，底部开有圆孔，台肩为与圆孔配合的圆形。

10、进一步地，圆孔深度≤30mm。

11、进一步地，最上层内限位块的上表面设有万向球。

12、本发明具有的优点和积极效果是：

13、1.本发明通过利用层状剪切模型箱层间的三向运动装置，可以实现水平方向上互相垂直的两向运动和竖直方向上的运动，满足振动台三向激励输入的要求。

14、2.本发明通过外限位壳体、内限位块和万向运动装置，可以实现多层运动单元的运动限位。

15、3.本发明承载力高，运动摩擦系数小，安装方便，并且易于制造和维修和替换。

技术特征：

1.一种用于层状剪切箱的多向运动装置，其特征在于，该多向运动装置包括方轴轴套座、方轴、外限位壳体、基板、多层运动单元及方形内限位块；方轴与方轴轴套座配合套接；外限位壳体为方盒形，其底部开有通过方轴的方孔；每层运动单元包括从下向上触接的隔板及万向运动装置；基板和隔板均开有通过方轴的方孔；基板下表面安装有万向球，并通过万向球与外限位壳体底面触接；隔板四周与外限位壳体内表面配合触接；万向运动装置包括方形框体，方形框体的上下表面、左右外侧面及前后内侧面均设有万向球；内限位块，其固定套接在方轴上，其位于方形框体的内侧；其数量与方形框体数量相同。

2.根据权利要求1所述的用于层状剪切箱的多向运动装置，其特征在于，方形框体的上下表面均布设万向球。

3.根据权利要求1所述的用于层状剪切箱的多向运动装置，其特征在于，方形框体的左右外侧面及前后内侧面各布设2个以上万向球。

4.根据权利要求1所述的用于层状剪切箱的多向运动装置，其特征在于，限制方形框体向上运动的上限位装置包括固接在外限位壳体顶部的挡板、档条或挡块。

5.根据权利要求1所述的用于层状剪切箱的多向运动装置，其特征在于，方形框体的左、右外侧面的万向球球顶点之间的距离，与外限位壳体内腔左右方向尺寸之差，≤40mm。

6.根据权利要求1所述的用于层状剪切箱的多向运动装置，其特征在于，方形框体的前、后内侧面的万向球球顶点之间的距离，与内限位块前后方向尺寸之差，≤40mm。

7.根据权利要求1所述的用于层状剪切箱的多向运动装置，其特征在于，方轴包括依次连接的下方轴和多节上方轴，下方轴底部设有台肩，方轴轴套座设有限制台肩向上移动的限位结构。

8.根据权利要求7所述的用于层状剪切箱的多向运动装置，其特征在于，方轴轴套座为带方形基座的圆台型，底部开有圆孔，台肩为与圆孔配合的圆形。

9.根据权利要求8所述的用于层状剪切箱的多向运动装置，其特征在于，圆孔深度≤30mm。

10.根据权利要求1所述的用于层状剪切箱的多向运动装置，其特征在于，最上层内限位块的上表面设有万向球。

技术总结
本发明公开了一种用于层状剪切箱的多向运动装置，包括方轴轴套座、方轴、外限位壳体、基板、多层运动单元及方形内限位块；方轴与方轴轴套座配合套接；外限位壳体为方盒形，其底部开有通过方轴的方孔；每层运动单元包括从下向上触接的隔板及万向运动装置；基板和隔板均开有通过方轴的方孔；基板下表面安装有万向球，并通过万向球与外限位壳体底面触接；隔板四周与外限位壳体内表面配合触接；万向运动装置包括方形框体，方形框体的上下表面、左右外侧面及前后内侧面均设有万向球；内限位块，其固定套接在方轴上，其位于方形框体的内侧；其数量与方形框体数量相同。本发明可以实现上下左右及前后三方向上的运动。

技术研发人员：巴振宁,王永光,梁建文,王晓辉,芦燕
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5