本發(fā)明涉及地學(xué)儀器的傾斜測試平臺，尤其涉及一種適用于傾斜平臺連續(xù)補(bǔ)償?shù)牧ζ胶庋b置。

背景技術(shù)：

在地學(xué)儀器領(lǐng)域，地傾斜觀測儀器測試技術(shù)是一個(gè)熱點(diǎn)的問題。目前，用現(xiàn)有的傾斜平臺測試技術(shù)很難溯源，不能很好完成儀器的檢測和校準(zhǔn)工作。為了使其產(chǎn)出的觀測數(shù)據(jù)連續(xù)穩(wěn)定、準(zhǔn)確，在儀器投入使用前，必須對其格值進(jìn)行校準(zhǔn)，利用傾斜測試平臺產(chǎn)生微傾斜形變以模擬實(shí)際微小形變。

研制新型的地傾斜儀測試平臺有助于符合標(biāo)準(zhǔn)要求的溯源，對被測傾斜儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的鑒別力、靜態(tài)與動態(tài)測試，提供被測儀器的改正數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不確定度，有利于地震行業(yè)統(tǒng)一地傾斜儀器的校準(zhǔn)、出廠檢測、運(yùn)行檢測的技術(shù)規(guī)程，保證測試數(shù)據(jù)的可信度，使被測儀器的實(shí)際測量數(shù)據(jù)成為有用的歷史資料而被保存。

由于傾斜平臺由3點(diǎn)支承，其中2個(gè)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)軸，第3個(gè)點(diǎn)A用于確定平臺面的傾斜量，該點(diǎn)受力可分為兩部份：平臺和載荷質(zhì)量引起的靜態(tài)力；使平臺和載荷質(zhì)量振動引起的動態(tài)力。為使引動器振動時(shí)抬升下降的力一樣，需要一個(gè)能在振動時(shí)平衡靜態(tài)力的平衡器機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于提供一種適用于傾斜平臺連續(xù)補(bǔ)償?shù)牧ζ胶庋b置，使在其上方的傾斜平臺振動時(shí)，其平臺載荷質(zhì)量引起的靜態(tài)力的要求，能夠保證載荷力臂與配重力臂的比例系數(shù)不變。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

當(dāng)單個(gè)裝置補(bǔ)償力小于載荷時(shí)，可多個(gè)裝置并聯(lián)使用，本案是用兩個(gè)力平衡器并聯(lián)工作；力平衡裝置有連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償量的能力，工作時(shí)力平衡裝置載荷力臂與配重力臂的比例系數(shù)不變，保證在平臺面振動時(shí)保持補(bǔ)償量不變。本發(fā)明所述的適用于傾斜平臺連續(xù)補(bǔ)償?shù)牧ζ胶庋b置保證了傾斜平臺動態(tài)連續(xù)測量。

具體地說，本裝置包括載荷承接機(jī)構(gòu)和平衡機(jī)構(gòu)；

載荷承接機(jī)構(gòu)包括載荷軸、軸套和載荷引導(dǎo)桿；

平衡機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)桿橫軸、立柱橫軸、立柱、橫向平衡桿、配重塊、配重定位架9、配重定位塊、調(diào)節(jié)螺桿、配重調(diào)節(jié)器、基座和水平地面；

其位置和連接關(guān)系是：

基座安裝在水平地面上；

載荷引導(dǎo)桿的下端插入基座左側(cè)的定位孔內(nèi)，載荷引導(dǎo)桿的上端安裝軸套，軸套上端安裝載荷軸；

載荷引導(dǎo)桿通過導(dǎo)桿橫軸連接橫向平衡桿的左端；

立柱安裝在載荷引導(dǎo)桿右側(cè)的基座上，通過立柱橫軸連接立柱和橫向平衡桿；

在基座上的右側(cè)，從右至左，依次設(shè)置有配重調(diào)節(jié)器和配重定位塊；

在配重定位塊側(cè)面安裝有調(diào)節(jié)螺桿，配重定位架下方插入配重定位塊中，配重定位架上方安裝配重塊，橫向平衡桿插入配重塊中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

①能適用于平衡傾斜平臺載荷質(zhì)量引起的靜態(tài)力和載荷質(zhì)量振動引起的動態(tài)力；

②小質(zhì)量的配重塊平衡傾斜平臺大質(zhì)量載荷；

③使補(bǔ)償點(diǎn)可安置在平臺的任意空間；

④可多臺力平衡裝置并聯(lián)工作；

⑤在同一重力場中，免去絕對重力值各地不同的影響。

附圖說明

圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖（立體）；

圖2是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖（主視）；

圖3是本裝置的力學(xué)說明圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的雙力平衡裝置并聯(lián)架構(gòu)示意圖。

圖中：

Ⅰ—第1力平衡裝置；

Ⅱ—第2力平衡裝置；

1—載荷軸；

2—軸套孔；

3—載荷引導(dǎo)桿；

4—導(dǎo)桿橫軸；

5—立柱橫軸；

6—立柱；

7—橫向平衡桿；

8—配重塊；

9—配重定位架；

10—配重定位塊；

11—調(diào)節(jié)螺桿；

12—配重調(diào)節(jié)器；

13—基座；

14—水平地面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明：

一、總體

如圖1，本裝置包括載荷承接機(jī)構(gòu)和平衡機(jī)構(gòu)；

載荷承接機(jī)構(gòu)包括載荷軸1、軸套2和載荷引導(dǎo)桿3；

平衡機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)桿橫軸4、立柱橫軸5、立柱6、橫向平衡桿7、配重塊8、配重定位架9、配重定位塊10、調(diào)節(jié)螺桿11、配重調(diào)節(jié)器12、基座13和水平地面14；

其位置和連接關(guān)系是：

基座13安裝在水平地面14上；

載荷引導(dǎo)桿3的下端插入基座13左側(cè)的定位孔內(nèi)，載荷引導(dǎo)桿3的上端安裝軸套2，軸套2上端安裝載荷軸1；

載荷引導(dǎo)桿3通過導(dǎo)桿橫軸4連接橫向平衡桿7的左端；

立柱6安裝在載荷引導(dǎo)桿3右側(cè)的基座13上，通過立柱橫軸5連接立柱6和橫向平衡桿7；

在基座13上的右側(cè)，從右至左，依次設(shè)置有配重調(diào)節(jié)器12和配重定位塊10；

在配重定位塊10側(cè)面安裝有調(diào)節(jié)螺桿11，配重定位架9下方插入配重定位塊10中，配重定位架9上方安裝配重塊8，橫向平衡桿7插入配重塊8中。

二、功能部件

01）載荷軸1

載荷軸1是一種水平放置的長圓桿（Y方向）；

其功能是連接軸套2，在多臺力平衡裝置并聯(lián)工作時(shí)，可連接并鎖緊多臺力平衡裝置的軸套2。

02）軸套2

軸套2是一種其下端設(shè)置有凸臺的圓柱，其上端設(shè)置有水平向（Y方向）與載荷軸1適配的滑動孔。

其工作機(jī)理是：

因?yàn)檩S套2上端設(shè)置的是一個(gè)滑動孔，載荷軸1可在軸套2上端小角度轉(zhuǎn)動，使載荷部分處于自由滑動狀態(tài)，當(dāng)選用多個(gè)力平衡裝置的載荷軸1同軸，就使本力平衡裝置能多臺并聯(lián)工作。

其功能是承受載荷，將載荷軸1的載荷傳遞到載荷引導(dǎo)桿3上。

03）載荷引導(dǎo)桿3；

載荷引導(dǎo)桿3是一種垂直向的長桿，其上套有向心關(guān)節(jié)軸承；

載荷引導(dǎo)桿3的頂端與軸套2連接，載荷引導(dǎo)桿3的底部插入基座13上的定位孔內(nèi)。

其工作機(jī)理是：

載荷引導(dǎo)桿3和向心關(guān)節(jié)軸承同軸同心，通過載荷引導(dǎo)桿3，可將載荷軸1施加在軸套2上的載荷力垂直傳遞到載荷軸1下方任意位置；載荷引導(dǎo)桿3的底部插入基座13上的定位孔中，使載荷引導(dǎo)桿3可在垂直方向上下移動，即保證了載荷力臂長度不變。

其功能是傳遞載荷軸1的載荷到載荷軸1的正下方，即導(dǎo)桿橫軸4上。

04）導(dǎo)桿橫軸4

導(dǎo)桿橫軸4是一種水平放置的短圓桿（Y方向）；

導(dǎo)桿橫軸4插入橫向平衡桿7左端的橫向滑動孔（Y方向）內(nèi)，導(dǎo)桿橫軸4連接載荷引導(dǎo)桿3和橫向平衡桿7左端。

其功能是使橫向平衡桿7可繞導(dǎo)桿橫軸4在載荷引導(dǎo)桿3的軸心面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，保持橫向平衡桿7固定的運(yùn)動方向。

05）立柱橫軸5

立柱橫軸5是一種水平放置的短圓桿（Y方向）；

立柱橫軸5插入立柱6的橫向滑動孔（Y方向）內(nèi)。

其功能是保證橫向平衡桿7可繞立柱橫軸5轉(zhuǎn)動。

06）立柱6

立柱6是一種垂直放置在基座13的立柱孔內(nèi)的圓柱，其水平向（Y方向）設(shè)置有滑動通孔與立柱橫軸5配合。

其工作機(jī)理是：

立柱橫軸5可在立柱6上端轉(zhuǎn)動，安裝在立柱橫軸5的橫向平衡桿7可在立柱6上端轉(zhuǎn)動；其功能是作為平衡機(jī)構(gòu)的支點(diǎn)，支撐橫向平衡桿7。

07）橫向平衡桿7

橫向平衡桿7是一種水平放置的長圓桿（X方向）；

橫向平衡桿7的左端與導(dǎo)桿橫軸4配合，橫向平衡桿7的中部與在立柱6上端的立柱橫軸5配合，橫向平衡桿的7右端與配重塊8配合。

其功能是作為平衡機(jī)構(gòu)的杠桿，平衡載荷引導(dǎo)桿3的載荷和配重塊8。

08）配重塊8

配重塊8是一種實(shí)心的方形金屬塊，配重塊8中間設(shè)置有X向和Y向兩個(gè)通孔，兩個(gè)通孔均通過配重塊8的質(zhì)心；

配重塊8通過X向通孔套在橫向平衡桿7右側(cè)，配重塊8上的Y向通孔與配重定位架9上方的支架相連；配重塊8可在配重定位架9上方繞配重塊8上的Y向通孔小角度轉(zhuǎn)動。

其工作機(jī)理是：

配重塊8上的X向通孔套在橫向平衡桿7上確定平衡機(jī)構(gòu)配重力臂長度；

其功能是確定平衡機(jī)構(gòu)配重力臂長度，并保證在工作時(shí)平衡機(jī)構(gòu)配重塊8的力臂長度不變。

09）配重定位架9

配重定位架9一種Y型的支架，下端為圓柱插入安裝在基座的配重定位塊10中，上端用于安裝配重塊8。

其工作機(jī)理是：

配重定位架9插入安裝在基座的配重定位塊10，配重定位塊10垂直于基座13面，保證了當(dāng)橫向平衡桿7在繞立柱橫軸5旋轉(zhuǎn)時(shí)，配重塊8質(zhì)心上下運(yùn)動，配重塊8質(zhì)心與橫向平衡桿7轉(zhuǎn)動中心的距離不變，即力平衡機(jī)構(gòu)的配重塊8的力臂長度不變。

其功能是固定配重定位塊10在X方向的位置，定位塊10可在垂直方向上下運(yùn)動。

10）配重定位塊10

配重定位塊10是一種安裝在基座13上的方形滑塊；配重定位塊10上設(shè)置有與配重定位架9下端圓桿配合的垂直方向滑動通孔；

配重定位塊10垂直于基座13的上端面。

其工作機(jī)理是：

用調(diào)節(jié)螺桿11調(diào)節(jié)好配重定位塊10的位置后，鎖緊配重定位塊10上的鎖緊螺絲，配重定位架9連接的配重塊8只能在垂直方向上下運(yùn)動，使已設(shè)置的載荷力臂與配重力臂的比例系數(shù)保持不變。

其功能是保證當(dāng)橫向平衡桿7在繞立柱橫軸5旋轉(zhuǎn)時(shí)，配重塊8質(zhì)心上下運(yùn)動，配重塊8質(zhì)心與轉(zhuǎn)動中心的距離不變，即力平衡機(jī)構(gòu)配重塊8的力臂長度不變。

11）調(diào)節(jié)螺桿11

調(diào)節(jié)螺桿11是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件；

調(diào)節(jié)螺桿11安裝在配重定位塊10的側(cè)面；

其功能是調(diào)節(jié)固定配重定位塊10在基座13上的位置。

12）配重調(diào)節(jié)器12

配重調(diào)節(jié)器12是一種方形滑塊；

配重調(diào)節(jié)器12安裝在基座13上，可在基座13面上X向滑動。

其工作機(jī)理是：

通過調(diào)節(jié)工作狀態(tài)載荷力臂與配重力臂的比例系數(shù)為較小值，和使用多臺力平衡裝置并聯(lián)的使用方案，可用小質(zhì)量的配重塊8平衡傾斜平臺大質(zhì)量載荷；由于在同一重力場內(nèi)工作，補(bǔ)償值與重力值的變化無關(guān)。

其功能是調(diào)節(jié)配重定位塊10在基座13水平方向（X向）的位置。

13）基座13

基座13是一種金屬平板，左邊設(shè)置有垂直方向的載荷定位孔與載荷引導(dǎo)桿3配合，基座13中部設(shè)置有立柱孔用于安裝立柱6，右邊設(shè)置有導(dǎo)軌與配重定位塊10配合。

其工作機(jī)理是：

基座13的立柱孔到載荷定位孔的距離就是平衡機(jī)構(gòu)載荷力臂長度，基座13的立柱孔到調(diào)節(jié)好后的配重定位塊10的距離就是配重力臂長度。

其功能是支撐固定其它部件，保證本裝置工作使載荷力臂與配重力臂的比例系數(shù)不變。

14）水平地面14

水平地面14是實(shí)驗(yàn)或工作所要求的工作基墩。

三、本裝置的工作原理：

如圖1、2、3，圖3是本裝置的力學(xué)說明圖，OA是傾斜測試平臺的臺面的長基線，設(shè)：OA=L=1000mm，載荷質(zhì)量由O軸與A點(diǎn)支承；B為配重塊作用點(diǎn)，傾斜平臺傾斜時(shí)，點(diǎn)A以半徑L繞O軸轉(zhuǎn)動到點(diǎn)R1，點(diǎn)B轉(zhuǎn)動到B1，有OA=OR1=OR2=L，設(shè)傾斜角∠R1OA=α，量程為±α；由點(diǎn)A引出直線AA1⊥OA，由于A1點(diǎn)在AA1線上，所以在支承平臺的點(diǎn)由R1滑移到A1；但是，由于α角度很小，R1和A1可以近似為一個(gè)點(diǎn)；R2和A2也可以近似為一個(gè)點(diǎn)。

通過載荷引導(dǎo)桿3與軸套2同軸同心，載荷引導(dǎo)桿3底端安裝在基座13的載荷定位孔內(nèi)，兩軸同心；載荷引導(dǎo)桿3將載荷部分的受力點(diǎn)下移，即平衡線AB平行下移到線A0B0，則A1A2下移到A3A4，B2B1下移到B4B3；則有CC0=AA0，力平衡裝置可下移到工作面下方。

C0點(diǎn)是本力平衡裝置立柱橫軸5的中心點(diǎn)，B0點(diǎn)是配重塊8的質(zhì)量中心，A0點(diǎn)是力平衡裝置載荷軸1的中心點(diǎn)；k是載荷力臂與配重力臂的比例系數(shù)k=AC/BC，由于AC（載荷力臂）已經(jīng)固定，調(diào)節(jié)BC（配重塊力臂）長度滿足補(bǔ)償力的大小。

當(dāng)調(diào)節(jié)BC（配重塊力臂）長度后，鎖緊配重定位塊10和配重調(diào)節(jié)器12各自都安裝鎖緊螺絲，保證在工作狀態(tài)載荷力臂與配重力臂的比例系數(shù)k=AC/BC不變。本發(fā)明所述的適用于傾斜平臺連續(xù)補(bǔ)償?shù)牧ζ胶庋b置保證了傾斜平臺動態(tài)連續(xù)測量。

四、本裝置的應(yīng)用方法

本裝置作用是平衡傾斜平臺的絕大部分載荷，在運(yùn)動機(jī)構(gòu)對傾斜平臺輸出傾斜量時(shí)，運(yùn)動機(jī)構(gòu)提供較小輸出力即可驅(qū)動傾斜平臺。通過將本裝置安裝在傾斜平臺下方，用載荷軸1連接傾斜平臺下端，配重塊8平衡傾斜平臺絕大部分的載荷力，為傾斜平臺動態(tài)連續(xù)測量提供支撐。

1、單臺

如圖1和圖2,圖1、圖2是本發(fā)明實(shí)施例的單力平衡裝置架構(gòu)示意圖。軸套2的孔是一個(gè)滑動孔，利用載荷軸1的小角度轉(zhuǎn)動使作用在載荷軸1上的載荷部分處于自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)。當(dāng)載荷不大時(shí)，通過單臺力平衡裝置工作，單個(gè)配重塊8用來平衡傾斜平臺的載荷。

2、多臺

如圖1、2、3，圖3是本發(fā)明實(shí)施例的雙力平衡裝置并聯(lián)架構(gòu)示意圖。軸套2的孔是一個(gè)滑動孔，利用載荷軸1的小角度轉(zhuǎn)動使作用在載荷軸1上的載荷部分處于自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)，當(dāng)兩個(gè)力平衡裝置（第1力平衡裝置Ⅰ和第2力平衡裝置Ⅱ）公用一根載荷軸1，就使本力平衡裝置能多臺并聯(lián)工作；本傾斜平臺的應(yīng)用方案就是采用雙力平衡裝置（第1力平衡裝置Ⅰ和第2力平衡裝置Ⅱ）并聯(lián)工作，可以用兩個(gè)（或者多個(gè)）較小質(zhì)量的配重塊8平衡較大的傾斜平臺載荷力。