一种新型平衡自调节系统在土工离心机上的应用.pdfVIP

第31卷第 1期 长 江 科 学 院 院 报 VoI．31 No．1 2014年 1月 JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute Jan．2 0 14 DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2014．O1．016 一 种新型平衡 自调节系统在土工离心机上的应用 刘显军，王 军，李思忠，杜寿兵，刘小刚 (中国工程物理研究院 体工程研究所 ，四川 绵阳 621900) 摘 要：为了实现土工离心机运转以后的实时配平 ，减小离心机运转过程中的不平衡力，研制了一套平衡 自调节系 统。该系统构建了一套由电磁阀、传感器、PLC控制器组成的反馈控制系统，通过它向安装在配重端的水箱中受控 注水，来实时调节工作端载荷变化引起的不平衡。将该系统应用到某土工离心机上，开展了离心机升速和负载增 大工况下的自平衡调节试验，实现了离心机的实时配平。相对传统的液压缸或电机驱动配重块的平衡调节机构， 该注水配平系统结构更简单、平衡调节范围更宽。 关键词：土工离心机；注水配平；实时；平衡 自调节；反馈控制 中图分类号 ：TU43 文献标志码 ：A 文章编号：1001—5485(2014)01—0077—04 不超出离心机的承载范围)，该系统均能实现离心 机的平衡 自调节。相对传统的液压缸或电机驱动配 1 研究背景 重块的平衡调节机构，该系统结构更简单、不平衡调 土工离心机是土力学研究和岩土离心模型试验 节范围更宽。 的重要设备，平衡调整系统作为离心机的重要组成 部分，将直接影响离心机运转的稳定性、安全性和使 2 系统研制 用寿命 卜 。 2．1 离心机平衡原理 土工离心机 自身有一定的不平衡力承受范围， 以不等长臂土工离心机为例，如图1所示，m 早期的离心机没有设计平衡调节机构。试验者在离 为试验模型的质量；r为试验模型质心至旋转中心 心机运转前，根据力矩平衡关系，采用配重块将离心 的距离；m 为配重体的质量；r：为配重体质心至旋 机两端大约配平 ，然后开展试验。这种方法不仅要 转中心的距离；为离心机运转的角速度，则离心机 求人工计算很准确，还要求配重块规格齐全，给试验 运转以后的不平衡力为 带来诸多不便 一71。 F= (m1r1一m2r2) o (1) 目前，大部分土工离心机上都已经配备平衡调 整系统，大多在转臂上设计可移动的机构，例如利用 液压缸或电机驱动一个配重块来回移动，来调节离 心机的平衡。这种机构安装在离心机转臂上，不仅 增加 了结构的复杂性，而且配重块的质量和移动距 离有限，不平衡调节范围也不大 ’Ⅲ。 文中设计了一套平衡 自调节系统。该系统构建 了一套 由电磁阀、传感器、PLC控制器组成的反馈控 制系统，通过它向安装在配重端的水箱中受控注水， 图 1 离心机平衡原理示意 图 Fig．1 Schematicdiagram oftheprincipleof 来实时调节工作端载荷变化引起的不平衡。当工作