浅谈振动试验台基础设计

张明双 赵雷

摘要：设计动力机器基础时，需要对基础进行动力分析，可以依据我国《动力机器基础设计规范》中描述的方法。大型机车车辆振动台的基础与一般的动力机器基础有着明显区别，具有尺寸大、推力大和工作频率范围宽等特点，设计这类基础时需要依据设计工艺的控制指标对基础进行有限元模拟。

关键词：基础频率分析

引言

设计动力机器基础时，需要对基础进行动力分析，可以依据我国《动力机器基础设计规范》中描述的方法。对于大型机车车辆振动台的基础，在设计过程中主要依据设备资料，场地情况和基础的控制指标，本文简要介绍了我司车辆振动台的设计依据和设计方法。

一、设备资料

1）台面尺寸：5m X 8m （两台）；

2）运动自由度：6自由度（水平轴X,Y、垂直轴Z，纵向摇摆，横向摇摆，水平摇摆）；

3）台面自重及载重： 试验台基础承受的静载荷包括：平台、钢构等重量约500t、被试车最大重量为160t、作动器等液压设备约100t，总计约为760t。

4）台面最大加速度（gx、gy、gz）：最大试车质量为160t时：垂直(Z轴)最大加速度为0.7g； 水平(X、Y轴) 最大加速度为0.5g；

5) 振动频率：各轴0.5~30HZ；

6) 控制方式：电液伺服控制；

7）振动波形：正弦波、随即波；

8）试件最大偏心距：所有计算假设有0.6m的偏心距；

9）水平X方向作动器：动态推力750 KN；

水平Y方向作动器：动态推力3500KN；

垂直Z方向作动器：动态推力2520KN；

水平力作用点距基础台面距离 3800mm

二、场地地基资料

1.场地情况

拟建建筑物位于齐齐哈尔车辆厂院内，为新建厂房、试验台及油泵房，其中厂房长98.00米，宽27.00米；试验台基础内东西方向长度为45米，南北方向宽度为10米，试验台基础顶面与厂房地面标高相同，试验台基础底部上平面标高-4.300m。，各建筑物位置详见图1“厂房平面位置示意图”。

图1 厂房平面位置示意图

2.地质勘查

1.各层土的地基动力特征参数

1）天然地基的基本动力特征参数

根据本次勘察结果及《动力机器基础设计规范》（GB50040-96）第3.3.2～3.3.11条可得各层地基土基本动力特征参数，具体数值见表1。

表1 天然地基的基本动力特征参数

2）桩基础的基本动力特征参数

根据本次勘察结果及《动力机器基础设计规范》（GB50040-96）第3.3.2～3.3.11条可得各层地基土基本动力特征参数，具体数值见表2。

表2 桩基础的基本动力特征参数

3.地基承载力特征值评价

各层土承载力特征值fak根据土工试验及原位测试成果综合评价，评价结果见表3。

表3 地基土承载力特征值综合评定表

三、振动台基础设计的控制指标

a）试验台基础应能满足总重160t铁路货车疲劳和振动试验所受的载荷

b）试验台基础自重必须足够大，在试验台最大静、动载荷（垂向、横向、纵向）的长期作用下，试验台基础在使用寿命期内（至少50年）不能出现影响使用的下沉、偏移及倾斜。

c）控制基础的自振频率，避免与机器圆频率相近，发生共振现象。

d）控制基础的振幅，避免振幅过大影响机器正常工作及周边环境。

e) 保证基础始终处于受压接触状态，避免整体失稳。

f) 试验台基础周围应采取有效的隔振措施，阻断疲劳与振动试验台工作时对试验厂房及周边各种设施的振动影响。

三、振动台基础振动分析与计算

采用midas有限元模型对试验台进行模拟，特征值结果如表4所示。计算结果显示整个试验台的第一特征周期为0.11s，频率为8.6873Hz，基本上满足试验要求。

表4计算结果

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。