JPH09210871A - 遠心力載荷試験装置 - Google Patents
遠心力載荷試験装置Info
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- JPH09210871A JPH09210871A JP8014996A JP1499696A JPH09210871A JP H09210871 A JPH09210871 A JP H09210871A JP 8014996 A JP8014996 A JP 8014996A JP 1499696 A JP1499696 A JP 1499696A JP H09210871 A JPH09210871 A JP H09210871A
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- B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
- B04B5/0407—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
- B04B5/0414—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes
- B04B5/0421—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes pivotably mounted
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/16—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces applied through gearing
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】回転腕の回転につれ回る空気とピットの壁面と
の摩擦抵抗力を小さくすることにより、駆動機の必要動
力の増大を抑えて回転腕の長大化を容易にした遠心力載
荷試験装置を提供すること。 【解決手段】垂直な回転軸４に水平方向に固定された回
転腕６と、この回転腕６の先端に回転腕６の方向に回動
自在に吊り支持され供試体を載荷するための揺動架台７
と、前記回転軸４を回転駆動する駆動機１とを備える遠
心力載荷試験装置において、前記回転腕６の回転数が上
昇して揺動架台７がせり上がるにともない、前記回転腕
６が所定の回転数に到達するまで、前記回転腕６と上部
円板及び回転腕６と下部円板１１ａとが形成する空間を
せり上がり前より狭くするための手段を設ける。 【効果】駆動機の必要パワーを抑え、回転腕を大形化で
きる。
の摩擦抵抗力を小さくすることにより、駆動機の必要動
力の増大を抑えて回転腕の長大化を容易にした遠心力載
荷試験装置を提供すること。 【解決手段】垂直な回転軸４に水平方向に固定された回
転腕６と、この回転腕６の先端に回転腕６の方向に回動
自在に吊り支持され供試体を載荷するための揺動架台７
と、前記回転軸４を回転駆動する駆動機１とを備える遠
心力載荷試験装置において、前記回転腕６の回転数が上
昇して揺動架台７がせり上がるにともない、前記回転腕
６が所定の回転数に到達するまで、前記回転腕６と上部
円板及び回転腕６と下部円板１１ａとが形成する空間を
せり上がり前より狭くするための手段を設ける。 【効果】駆動機の必要パワーを抑え、回転腕を大形化で
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は遠心力載荷試験装置
にかかわり、さらに詳しくは地盤上に建築物を建てた縮
尺モデルにおける地盤の強度を試験するための遠心力載
荷試験装置に関する。
にかかわり、さらに詳しくは地盤上に建築物を建てた縮
尺モデルにおける地盤の強度を試験するための遠心力載
荷試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】地盤上に建築物を建てた縮尺モデルにお
ける地盤の強度を試験する際、通常の重力場で試験を行
うと自重による応力を再現することは実際上困難であ
る。遠心力載荷試験装置は、回転腕の先端に供試体であ
る地盤等の縮尺モデルを入れた材料容器を吊り下げ、回
転腕を高速で回転させることにより、供試体に遠心加速
度を与えて縮尺モデルに大きな加速度を加え、１／Ｎの
縮尺モデルに対してＮ倍の重力加速度を与えて試験を行
うためのものである。
ける地盤の強度を試験する際、通常の重力場で試験を行
うと自重による応力を再現することは実際上困難であ
る。遠心力載荷試験装置は、回転腕の先端に供試体であ
る地盤等の縮尺モデルを入れた材料容器を吊り下げ、回
転腕を高速で回転させることにより、供試体に遠心加速
度を与えて縮尺モデルに大きな加速度を加え、１／Ｎの
縮尺モデルに対してＮ倍の重力加速度を与えて試験を行
うためのものである。
【０００３】なお、この種の遠心力載荷試験装置として
関連するものには、実公昭６１−４６４３９号、特公平
４−５４１７０号および特開平４−１３９４６号公報等
があげられる。
関連するものには、実公昭６１−４６４３９号、特公平
４−５４１７０号および特開平４−１３９４６号公報等
があげられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の遠心力載荷試験
装置は、回転腕のピン支点に支持され吊り下げられた揺
動架台に試料容器が載せられ、駆動機によりベベル変速
機および回転軸を介して回転腕を回転させると、ピン支
点を支点として試料容器を搭載した揺動架台が振り上が
り、試料容器に遠心か速度が加わる構造になっている。
装置は、回転腕のピン支点に支持され吊り下げられた揺
動架台に試料容器が載せられ、駆動機によりベベル変速
機および回転軸を介して回転腕を回転させると、ピン支
点を支点として試料容器を搭載した揺動架台が振り上が
り、試料容器に遠心か速度が加わる構造になっている。
【０００５】図３は、試料容器９に作用する遠心加速度
の分布を示すもので、等しい遠心加速度が加わる点は回
転軸を中心とする円弧で表される。従って、試料容器９
の中の試料に試料容器９の底面に限り無く平行に近い状
態で遠心加速度を加えることが理想的であり、そのため
には、回転半径ｒを大きくする必要がある。
の分布を示すもので、等しい遠心加速度が加わる点は回
転軸を中心とする円弧で表される。従って、試料容器９
の中の試料に試料容器９の底面に限り無く平行に近い状
態で遠心加速度を加えることが理想的であり、そのため
には、回転半径ｒを大きくする必要がある。
【０００６】その結果、回転腕の回転半径を大きく長大
化する必要があるが、回転腕の回転半径を大きく長大化
すると空気との摩擦抵抗力も増加して動力損も大きくこ
とに関して配慮されていなかった。
化する必要があるが、回転腕の回転半径を大きく長大化
すると空気との摩擦抵抗力も増加して動力損も大きくこ
とに関して配慮されていなかった。
【０００７】本発明の目的は、回転腕の回転につれてつ
れ回る空気と遠心力載荷試験装置を設置するためのピッ
トの壁面との摩擦抵抗力を小さくすることによって動力
損を少なくし、駆動機の必要動力の増大を抑えて回転腕
の長大化を容易にすることができる遠心力載荷試験装置
を提供することにある。
れ回る空気と遠心力載荷試験装置を設置するためのピッ
トの壁面との摩擦抵抗力を小さくすることによって動力
損を少なくし、駆動機の必要動力の増大を抑えて回転腕
の長大化を容易にすることができる遠心力載荷試験装置
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、垂直な回転
軸に水平方向に固定された回転腕と、この回転腕の先端
に回転腕の方向に回動自在に吊り支持され供試体を載荷
するための揺動架台と、前記回転軸を回転駆動する駆動
機とを備える遠心力載荷試験装置において、前記回転腕
の回転数が上昇して揺動架台がせり上がるにともない、
前記回転腕が所定の回転数に到達するまで、前記下部円
板と下部円板とで形成する空間をせり上がり前より狭く
することによって、達成される。
軸に水平方向に固定された回転腕と、この回転腕の先端
に回転腕の方向に回動自在に吊り支持され供試体を載荷
するための揺動架台と、前記回転軸を回転駆動する駆動
機とを備える遠心力載荷試験装置において、前記回転腕
の回転数が上昇して揺動架台がせり上がるにともない、
前記回転腕が所定の回転数に到達するまで、前記下部円
板と下部円板とで形成する空間をせり上がり前より狭く
することによって、達成される。
【０００９】更に上記目的は、回転腕の回転数が上昇し
て揺動架台がせり上がるにともない、前記回転腕が所定
の回転数に到達するまで前記回転腕と上部円板及び回転
腕と下部円板とが形成する空間をせり上がり前より狭く
するために、前記回転腕を上方から覆う上部円板を回転
腕の上方に設け、前記回転腕を下方から覆う下部円板を
回転腕の下方に設け、この下部円板の下方に床板を設置
して下部円板と床板との間に流体を入れる袋を介在さ
せ、この袋に流体供給源を接続して袋に流体を供給し、
膨張させて下部円板を上昇させる、ことによって達成さ
れる。
て揺動架台がせり上がるにともない、前記回転腕が所定
の回転数に到達するまで前記回転腕と上部円板及び回転
腕と下部円板とが形成する空間をせり上がり前より狭く
するために、前記回転腕を上方から覆う上部円板を回転
腕の上方に設け、前記回転腕を下方から覆う下部円板を
回転腕の下方に設け、この下部円板の下方に床板を設置
して下部円板と床板との間に流体を入れる袋を介在さ
せ、この袋に流体供給源を接続して袋に流体を供給し、
膨張させて下部円板を上昇させる、ことによって達成さ
れる。
【００１０】上記構成において、試料容器に加わる遠心
加速度が同じ場合、回転腕の長さが大きくなると回転腕
の角回転速度は小さくできるが、他方ピットの半径が大
きくなるためピットと壁面との摩擦抵抗力が増大する
が、回転腕のピットの側面における摩擦抵抗力Ｄfは、 Ｄf＝Ｃf1・ρ／２・Ｖ2・Ｆ ここで、Ｖ ：速度 Ｆ ：表面積 ρ ：流体の密度 Ｃf1：摩擦抵抗係数 Ｆ＝Ｌ・Ｂ ここで、Ｌ：流れ方向の長さ（＝２πＲ，Ｒ：ピットの
半径） Ｂ：ピットの深さ Ｖ＝ｒa・ω で表され、Ｄfはピット側面の表面積に比例する。した
がって、このピットの深さ（垂直方向の長さを）小さく
することにより、摩擦抵抗力を小さくできる。
加速度が同じ場合、回転腕の長さが大きくなると回転腕
の角回転速度は小さくできるが、他方ピットの半径が大
きくなるためピットと壁面との摩擦抵抗力が増大する
が、回転腕のピットの側面における摩擦抵抗力Ｄfは、 Ｄf＝Ｃf1・ρ／２・Ｖ2・Ｆ ここで、Ｖ ：速度 Ｆ ：表面積 ρ ：流体の密度 Ｃf1：摩擦抵抗係数 Ｆ＝Ｌ・Ｂ ここで、Ｌ：流れ方向の長さ（＝２πＲ，Ｒ：ピットの
半径） Ｂ：ピットの深さ Ｖ＝ｒa・ω で表され、Ｄfはピット側面の表面積に比例する。した
がって、このピットの深さ（垂直方向の長さを）小さく
することにより、摩擦抵抗力を小さくできる。
【００１１】すなわち、回転腕が回転して揺動架台が振
り上った状態において回転腕下方向に形成される広い空
間を狭くすることにより摩擦抵抗力を小さくすることに
よって、駆動機の必要動力の増大を抑える。
り上った状態において回転腕下方向に形成される広い空
間を狭くすることにより摩擦抵抗力を小さくすることに
よって、駆動機の必要動力の増大を抑える。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１および図２は遠心力載荷試験
装置の実施例の側面図であって、図１は回転腕が停止の
試験前の状態、図２は回転腕が所定の回転数に到達して
所望の遠心加速度を地盤に付加している状態を示す。
装置の実施例の側面図であって、図１は回転腕が停止の
試験前の状態、図２は回転腕が所定の回転数に到達して
所望の遠心加速度を地盤に付加している状態を示す。
【００１３】図において、駆動機１は後述するピットの
床面に設置されベベル変速機２に軸３を介して連結され
ている。同様にベベル変速機２はピットの床面に設置さ
れており、回転軸４の一端がこのベベル変速機２にベベ
ル変速機２とともに回転するように強固に連結され、回
転軸４の他端はピットの上部構造物に取り付けられた軸
受５に固定支持されて所定の回転が可能になっている。
６は型材、板材などを溶接加工して造られた回転腕であ
って、前記回転軸４の回転にともなって回転するように
回転軸４に強固に取り付けられ、回転軸４から回転駆動
力が伝達されるようになっている。揺動架台７はピン支
点８を介して前記回転腕６の回転にともなって回転腕６
に対し矢印方向にせり上がりもしくは下降ができるよう
に揺動自在に取り付けられている。バランスウエイト
Ｂ．Ｗは図示左方の揺動架台７に対し前記回転軸４とほ
ぼ当距離の右方の対称な位置に取り付けられ、回転腕６
の回転時に揺動架台７および後述する試料容器の荷重と
等価の荷重を有し、揺動架台７及び試料容器の荷重とバ
ランスをとるためのものである。
床面に設置されベベル変速機２に軸３を介して連結され
ている。同様にベベル変速機２はピットの床面に設置さ
れており、回転軸４の一端がこのベベル変速機２にベベ
ル変速機２とともに回転するように強固に連結され、回
転軸４の他端はピットの上部構造物に取り付けられた軸
受５に固定支持されて所定の回転が可能になっている。
６は型材、板材などを溶接加工して造られた回転腕であ
って、前記回転軸４の回転にともなって回転するように
回転軸４に強固に取り付けられ、回転軸４から回転駆動
力が伝達されるようになっている。揺動架台７はピン支
点８を介して前記回転腕６の回転にともなって回転腕６
に対し矢印方向にせり上がりもしくは下降ができるよう
に揺動自在に取り付けられている。バランスウエイト
Ｂ．Ｗは図示左方の揺動架台７に対し前記回転軸４とほ
ぼ当距離の右方の対称な位置に取り付けられ、回転腕６
の回転時に揺動架台７および後述する試料容器の荷重と
等価の荷重を有し、揺動架台７及び試料容器の荷重とバ
ランスをとるためのものである。
【００１４】９は試料容器であって、試験される供試体
たとえば地盤上に建築物を建てた縮尺モデルを入れる容
器であって、試験中に図示しない水供給装置から水の供
給を受けて地盤の軟弱度を調整できるようになってい
る。１０は遠心力載荷試験装置を設置するための地下に
構築されたピットであり、その側面１０ａは前記回転腕
６の端部に回転時に接触しないように前記回転腕６の端
部と間隙を形成して造られている。１０ｂはピット１０
上に取り付けた蓋であり、試験中には危険防止上、蓋を
しておくためのものである。なお、蓋１０ｂはピット１
０と一体構造にし、ピット１０への試験者の出入り口は
ピット１０の上面もしくは側面に設ける構造であっても
よい。
たとえば地盤上に建築物を建てた縮尺モデルを入れる容
器であって、試験中に図示しない水供給装置から水の供
給を受けて地盤の軟弱度を調整できるようになってい
る。１０は遠心力載荷試験装置を設置するための地下に
構築されたピットであり、その側面１０ａは前記回転腕
６の端部に回転時に接触しないように前記回転腕６の端
部と間隙を形成して造られている。１０ｂはピット１０
上に取り付けた蓋であり、試験中には危険防止上、蓋を
しておくためのものである。なお、蓋１０ｂはピット１
０と一体構造にし、ピット１０への試験者の出入り口は
ピット１０の上面もしくは側面に設ける構造であっても
よい。
【００１５】ピット１０には前記回転腕６の上方には回
転腕６の回転中に接触しない程度の間隙を形成して上部
円板１１ａが設けられている。また回転腕６の下方には
下部円板１１ｂが設けられ、この下部円板１１ｂはサ−
ボジャッキ１２の伸縮によって上下移動することができ
るようになっており、回転腕６の回転数が上昇して揺動
架台７が水平にせり上がるにともなって、回転腕６との
間にできる空間を広くもしくは狭く調整するためのもの
である。
転腕６の回転中に接触しない程度の間隙を形成して上部
円板１１ａが設けられている。また回転腕６の下方には
下部円板１１ｂが設けられ、この下部円板１１ｂはサ−
ボジャッキ１２の伸縮によって上下移動することができ
るようになっており、回転腕６の回転数が上昇して揺動
架台７が水平にせり上がるにともなって、回転腕６との
間にできる空間を広くもしくは狭く調整するためのもの
である。
【００１６】次に、上記構成の試験装置の作用について
説明する。
説明する。
【００１７】駆動機１を回転駆動（概ね１６０回／分程
度）するとこの回転駆動力はベベル軸３及び変速機２を
介して回転軸４に伝達され、回転軸４の回転にともなっ
て回転腕６が回転する。揺動架台７上に強固に固定され
た試料容器９は、回転腕６が回転して揺動架台７に遠心
力が加わると、ピン支点８を中心として回転腕６の回転
数の上昇に比例して上昇し（水平に振れ上る）、試料容
器９の地盤に円周方向の遠心加速度が加えられる。この
とき、遠心力載荷試験装置を設置してあるピット１０の
中の空気は、図４に示すように回転腕６の回転につれて
つれ回り、ピット１０の側面１０ａと上部円板１１ａお
よび下部円板１１ｂとによって回転腕６に対して摩擦抵
抗（＝風損抵抗）力として作用する。
度）するとこの回転駆動力はベベル軸３及び変速機２を
介して回転軸４に伝達され、回転軸４の回転にともなっ
て回転腕６が回転する。揺動架台７上に強固に固定され
た試料容器９は、回転腕６が回転して揺動架台７に遠心
力が加わると、ピン支点８を中心として回転腕６の回転
数の上昇に比例して上昇し（水平に振れ上る）、試料容
器９の地盤に円周方向の遠心加速度が加えられる。この
とき、遠心力載荷試験装置を設置してあるピット１０の
中の空気は、図４に示すように回転腕６の回転につれて
つれ回り、ピット１０の側面１０ａと上部円板１１ａお
よび下部円板１１ｂとによって回転腕６に対して摩擦抵
抗（＝風損抵抗）力として作用する。
【００１８】下部円板１１ｂは、上述するように下方か
ら複数のサーボジャッキ１２で支えられており、回転腕
６が所定の回転数に到達するまで回転腕６の回転数の上
昇にともない、図示しない制御装置によって回転腕６の
下方空間が狭くなるように、サーボジャッキ１２によっ
て徐徐に上昇（せり上がる）するようになっている。こ
の下部円板１１ｂは試験時に試料容器９を取り付ける際
の試験者の重量に耐えるように造られている。また、所
要の試験が終了し回転腕６がその回転数を下げると、こ
れにともなって揺動架台７も下方に徐徐に矢印で示すよ
うに下がり、下部円板１１ｂも揺動架台７と接触しない
ようにサーボジャッキ１２によって下方へ下げられる。
ら複数のサーボジャッキ１２で支えられており、回転腕
６が所定の回転数に到達するまで回転腕６の回転数の上
昇にともない、図示しない制御装置によって回転腕６の
下方空間が狭くなるように、サーボジャッキ１２によっ
て徐徐に上昇（せり上がる）するようになっている。こ
の下部円板１１ｂは試験時に試料容器９を取り付ける際
の試験者の重量に耐えるように造られている。また、所
要の試験が終了し回転腕６がその回転数を下げると、こ
れにともなって揺動架台７も下方に徐徐に矢印で示すよ
うに下がり、下部円板１１ｂも揺動架台７と接触しない
ようにサーボジャッキ１２によって下方へ下げられる。
【００１９】次に、摩擦抵抗力を小さくし、駆動機１の
必要動力の増大を抑えることができる理由を詳細に説明
する。
必要動力の増大を抑えることができる理由を詳細に説明
する。
【００２０】試料容器９に加わる遠心加速度αは、回転
腕の長さｒaと回転数Ｎとから次のように表わされる。
腕の長さｒaと回転数Ｎとから次のように表わされる。
【００２１】 α＝ｒa・ω2 ……………………（１） ここで、 ω＝Ｎ×２π／６０ ……………………（２） 回転腕６を回転数Ｎで回転させるには、駆動機１が風損
抵抗以上の動力を有する必要がある。一般に、回転腕６
は円筒状のピット内に設置されるので、ピット１０は回
転腕６に比べてそれ程大きくない。このため、風損抵抗
は、図４に示すように回転腕６の回転につれてつれ回る
空気とピット１０の壁面１０ａとの摩擦抵抗力としてモ
デル化することができる。
抵抗以上の動力を有する必要がある。一般に、回転腕６
は円筒状のピット内に設置されるので、ピット１０は回
転腕６に比べてそれ程大きくない。このため、風損抵抗
は、図４に示すように回転腕６の回転につれてつれ回る
空気とピット１０の壁面１０ａとの摩擦抵抗力としてモ
デル化することができる。
【００２２】この場合、摩擦抵抗力は、ピット１０の側
面１０ａと上部円板１１ａ部および下部円板１１ｂ部と
で発生し、次のように表される。
面１０ａと上部円板１１ａ部および下部円板１１ｂ部と
で発生し、次のように表される。
【００２３】（１）側面１０ａでの摩擦抵抗力：Ｄf Ｄf＝Ｃf1・ρ／２・Ｖ2・Ｆ ……………………（３） ここで、Ｖ ：速度 Ｆ ：表面積 ρ ：流体の密度 Ｃf1：摩擦抵抗係数 Ｆ＝Ｌ・Ｂ ……………………（４） ここで、Ｌ：流れ方向の長さ（＝２πＲ，Ｒ：ピット１
０の半径） Ｂ：ピット１０の深さ Ｖ＝ｒa・ω ……………………（５） （２）上部または下部円板１１ａ、１１ｂの片面のうけ
る抵抗トルク：Ｍ2 Ｍ2＝１／２ρω2Ｒ5（０.６Ｃｆ2） ……………（６） 従って、駆動機１の必要動力：Ｐmは、 Ｐm≫Ｐ1＋Ｐ2 ……………（７） ここで、 Ｐ1＝Ｒ・Ｄf・Ｎ・１／９７４ Ｐ2＝２・Ｍ2・Ｎ・１／９７４ 上述するように、試料容器９が長大化すると中の試料に
加わる遠心加速度を試料容器９の底面に平行に近づけ、
限り無く均一化するためには、回転腕６の長さｒaを大
きくする必要がある。このため、遠心力載荷試験装置を
設置するピット１０の半径Ｒが大きくなり、(３)，
(４)，(６）および（７）式から、駆動機１の必要動力
Ｐmが増大するが、（３）式で示されるピットの側面１
０ａでの摩擦抵抗力Ｄfは、表面積Ｆに比例しており、
従って、（４）式からピット１０の深さＢを小さくする
ことにより、摩擦抵抗力Ｄfを小さくでき、（７）式で
示される駆動機１の必要動力Ｐmの増大を抑えることが
できる。
０の半径） Ｂ：ピット１０の深さ Ｖ＝ｒa・ω ……………………（５） （２）上部または下部円板１１ａ、１１ｂの片面のうけ
る抵抗トルク：Ｍ2 Ｍ2＝１／２ρω2Ｒ5（０.６Ｃｆ2） ……………（６） 従って、駆動機１の必要動力：Ｐmは、 Ｐm≫Ｐ1＋Ｐ2 ……………（７） ここで、 Ｐ1＝Ｒ・Ｄf・Ｎ・１／９７４ Ｐ2＝２・Ｍ2・Ｎ・１／９７４ 上述するように、試料容器９が長大化すると中の試料に
加わる遠心加速度を試料容器９の底面に平行に近づけ、
限り無く均一化するためには、回転腕６の長さｒaを大
きくする必要がある。このため、遠心力載荷試験装置を
設置するピット１０の半径Ｒが大きくなり、(３)，
(４)，(６）および（７）式から、駆動機１の必要動力
Ｐmが増大するが、（３）式で示されるピットの側面１
０ａでの摩擦抵抗力Ｄfは、表面積Ｆに比例しており、
従って、（４）式からピット１０の深さＢを小さくする
ことにより、摩擦抵抗力Ｄfを小さくでき、（７）式で
示される駆動機１の必要動力Ｐmの増大を抑えることが
できる。
【００２４】なお、遠心加速度αの最大値を２００Ｇ
（重力加速度）で試験する遠心力載荷試験装置において
は、回転腕６の直径を２〜７ｍの範囲にすることが装置
製作上の経済性から好ましい。すなわち、直径を２ｍ以
下にすると通常の重力場に非近似の状況での試験となっ
て好ましくなく（図３参照）、７ｍ以上にすると通常の
重力場により近似する状況での試験となるのが、回転腕
６が長大化するので動力損失が増大し、また回転腕６の
構造強度を強固にする必要があるためコストアップにつ
ながり、経済性からみて好ましくない。
（重力加速度）で試験する遠心力載荷試験装置において
は、回転腕６の直径を２〜７ｍの範囲にすることが装置
製作上の経済性から好ましい。すなわち、直径を２ｍ以
下にすると通常の重力場に非近似の状況での試験となっ
て好ましくなく（図３参照）、７ｍ以上にすると通常の
重力場により近似する状況での試験となるのが、回転腕
６が長大化するので動力損失が増大し、また回転腕６の
構造強度を強固にする必要があるためコストアップにつ
ながり、経済性からみて好ましくない。
【００２５】本実施例によれば、回転腕６の回転にとも
ない、回転腕６下方の空間を狭くすることによってピッ
ト側面１０ａでの空気による摩擦抵抗力Ｄfを小さくす
ることができ、このため駆動機の必要動力の増大を抑え
ることができるので、回転腕６の長大化を容易にするこ
とができる。
ない、回転腕６下方の空間を狭くすることによってピッ
ト側面１０ａでの空気による摩擦抵抗力Ｄfを小さくす
ることができ、このため駆動機の必要動力の増大を抑え
ることができるので、回転腕６の長大化を容易にするこ
とができる。
【００２６】図５は遠心力載荷試験装置の他の実施例
で、回転腕６が所定の回転数に到達した時の状態を示
す。
で、回転腕６が所定の回転数に到達した時の状態を示
す。
【００２７】図において、１５は床板であって、ピット
１０に設置されている駆動機１の上部にあって複数個の
台１６に固定して設置されている。１７はたとえばゴム
などの弾性体で造られ流体を圧入することによって膨張
する袋であって、前記床板１５と上板１８との間にあ
り、図示しないポンプ、コンプレッサ−などの流体源
８）に接続され、この袋１７には図示しない排出口も設
けられている。前記床板１５は試験時に試験者が揺動架
台７に試料容器９を取り付ける際の足場となるので、、
試験者の重量に耐えるように強固に造られている 次に、上記構成の遠心力載荷試験装置の作用について説
明する。
１０に設置されている駆動機１の上部にあって複数個の
台１６に固定して設置されている。１７はたとえばゴム
などの弾性体で造られ流体を圧入することによって膨張
する袋であって、前記床板１５と上板１８との間にあ
り、図示しないポンプ、コンプレッサ−などの流体源
８）に接続され、この袋１７には図示しない排出口も設
けられている。前記床板１５は試験時に試験者が揺動架
台７に試料容器９を取り付ける際の足場となるので、、
試験者の重量に耐えるように強固に造られている 次に、上記構成の遠心力載荷試験装置の作用について説
明する。
【００２８】駆動機１を回転駆動するとこの回転駆動力
はベベル変速機２を介して回転軸４に伝達され、回転腕
６が回転する。揺動架台７上に搭載された試料容器９
は、回転腕６が回転して揺動架台７に遠心力が加わる
と、ピン支点８を中心として回転腕６の回転数の上昇に
比例して上昇し、円周方向に加速度が加えられる。この
とき、遠心力載荷試験装置を設置してあるピット１０の
中の空気は、図４に示すように回転腕６の回転につれて
つれ回り、ピット１０の側面１０ａと上部円板１１ａ及
び床板１５とで摩擦抵抗力として作用することは、図１
及び図２に示す実施例と同様である。
はベベル変速機２を介して回転軸４に伝達され、回転腕
６が回転する。揺動架台７上に搭載された試料容器９
は、回転腕６が回転して揺動架台７に遠心力が加わる
と、ピン支点８を中心として回転腕６の回転数の上昇に
比例して上昇し、円周方向に加速度が加えられる。この
とき、遠心力載荷試験装置を設置してあるピット１０の
中の空気は、図４に示すように回転腕６の回転につれて
つれ回り、ピット１０の側面１０ａと上部円板１１ａ及
び床板１５とで摩擦抵抗力として作用することは、図１
及び図２に示す実施例と同様である。
【００２９】回転腕６の回転数の上昇に比例して揺動架
台７が上昇すると回転腕６の下方空間も大きくなるの
で、これにともない袋１７に流体供給源から流体を供給
して空袋１７を膨張させ、床板１５を上昇させる。した
がって、回転腕６の下方空間が狭くなり、摩擦抵抗力が
減少する。試験終了後には排出口はから流体を排出す
る。
台７が上昇すると回転腕６の下方空間も大きくなるの
で、これにともない袋１７に流体供給源から流体を供給
して空袋１７を膨張させ、床板１５を上昇させる。した
がって、回転腕６の下方空間が狭くなり、摩擦抵抗力が
減少する。試験終了後には排出口はから流体を排出す
る。
【００３０】本実施例によれば、袋１７に取り付ける下
部円板１１ｂを上昇及び下降させるための機械的制御機
構が簡単になり、制御の信頼性が向上する。
部円板１１ｂを上昇及び下降させるための機械的制御機
構が簡単になり、制御の信頼性が向上する。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、回転腕の回転につれ
て、回転腕が回転している回転腕を囲む空間が狭くな
り、ピット側面と回転腕の回転につれてつれ回る空気と
の間で生ずる摩擦抵抗力を低減することができるので、
駆動機の必要動力の増大を抑え、回転腕を長大化できる
という効果がある。
て、回転腕が回転している回転腕を囲む空間が狭くな
り、ピット側面と回転腕の回転につれてつれ回る空気と
の間で生ずる摩擦抵抗力を低減することができるので、
駆動機の必要動力の増大を抑え、回転腕を長大化できる
という効果がある。
【図１】本発明の遠心力載荷試験装置の実施例で、回転
腕の静止状態の側面図。
腕の静止状態の側面図。
【図２】本発明の遠心力載荷試験装置の実施例で、回転
腕の所定回転数到達時の側面図。
腕の所定回転数到達時の側面図。
【図３】試料容器に加わる遠心加速度の分布を説明する
図２のII−II断面図。
図２のII−II断面図。
【図４】図１及び図２の実施例の回転腕につれ回る空気
の流れの説明図。
の流れの説明図。
【図５】本発明の遠心力載荷試験装置の他の実施例で、
回転腕の所定回転数到達時の側面図。
回転腕の所定回転数到達時の側面図。
１…駆動機 ２…ベベル変速機 ４…回転軸 ５…軸受 ６…回転腕 ７…揺動架台 ８…ピン支点 ９…試料容器 １０…ピット，１０ａ…ピット側面 １１ａ…上部円板，１１ｂ…下部円板 １２…サーボジャッキ １５…床板 １６…台 １７…流体を入れる袋 Ｂ．Ｗ…バランスウエイト
Claims (7)
- 【請求項１】垂直な回転軸に水平方向に固定された回転
腕と、この回転腕の先端に回転腕の方向に回動自在に吊
り支持され供試体を載荷するための揺動架台と、前記回
転軸を回転駆動する駆動機とを備える遠心力載荷試験装
置において、前記回転腕の回転数が上昇して揺動架台が
せり上がるにともない、前記回転腕が所定の回転数に到
達するまで、前記回転腕と下部円板との間の空間をせり
上がり前より狭くするための手段を設けることを特徴と
する遠心力載荷試験装置。 - 【請求項２】請求項１記載の遠心力載荷試験装置におい
て、回転腕と上部円板及び回転腕と下部円板とが形成す
る空間を狭くするための手段は、前記回転腕を上方から
覆う上部円板を回転腕の上方に設け、前記回転腕を下方
から覆う下部円板を回転腕の下方に設け、下部円板を上
下移動させるための移動手段を前記下部円板に取り付
け、前記回転腕が所定の回転数に到達するまで、前記回
転腕の回転数の上昇にともなって回転腕と下部円板との
間の空間をせり上がり前より狭くするように下部円板を
上昇させるものであることを特徴とする遠心力載荷試験
装置。 - 【請求項３】請求項２記載の遠心力載荷試験装置におい
て、下部円板を上下移動させるための移動手段はサ−ボ
ジャッキであることを特徴とする遠心力載荷試験装置。 - 【請求項４】請求項３記載の遠心力載荷試験装置におい
て、揺動架台を回転腕にそって移動自在にする機構を設
けることを特徴とする遠心力載荷試験装置。 - 【請求項５】垂直な回転軸に水平方向に固定された回転
腕と、この回転腕の先端に回転腕の方向に回動自在に吊
り支持され供試体を載荷するための揺動架台と、前記回
転軸を回転駆動する駆動機とを備える遠心力載荷試験装
置において、回転腕の回転数が上昇して揺動架台がせり
上がるにともない、前記回転腕が所定の回転数に到達す
るまで、前記回転腕と上部円板及び回転腕と下部円板と
が形成する空間をせり上がり前より狭くするために、前
記回転腕を上方から覆う上部円板を回転腕の上方に設
け、前記回転腕を下方から覆う下部円板を回転腕の下方
に設け、この下部円板の下方に床板を設置して下部円板
と床板との間に流体を入れる袋を介在させ、この袋に流
体供給源を接続して袋に流体を供給し、膨張させて下部
円板を上昇させることを特徴とする遠心力載荷試験装
置。 - 【請求項６】垂直な回転軸に水平方向に固定された回転
腕と、この回転腕の先端に回転腕の方向に回動自在に吊
り支持され供試体を載荷するための揺動架台と、前記回
転軸を回転駆動する駆動機とを備える遠心力載荷試験装
置において、前記回転腕の回転数が上昇して揺動架台が
せり上がるにともない、前記回転腕が所定の回転数に到
達するまで、前記回転腕と上部円板及び回転腕と下部円
板とが形成する空間をせり上がり前より狭くするため
に、前記回転腕を上方から覆う上部円板を回転腕の上方
に設け、前記回転腕を下方から覆う下部円板を回転腕の
下方に設け、この下部円板の下方に床板を設置して下部
円板と床板との間に流体を入れる袋を介在させ、この袋
に流体供給源を接続して袋に流体を供給し、膨張させて
下部円板を上昇させることを特徴とする遠心力載荷試験
装置。 - 【請求項７】垂直な回転軸に水平方向に固定された回転
腕と、この回転腕の先端に回転腕の方向に回動自在に吊
り支持され供試体を載荷するための揺動架台と、前記回
転軸を回転駆動する駆動機とを備える遠心力載荷試験装
置において、前記回転腕の回転数が上昇して揺動架台が
せり上がるにともない、前記回転腕が所定の回転数に到
達するまで、前記回転腕と下部円板との間の空間をせり
上がり前より狭くするための手段を設け、この手段は前
記回転腕を上方から覆う上部円板を回転腕の上方に設
け、前記回転腕を下方から覆う下部円板を回転腕の下方
に設け、下部円板を上下移動させるための移動手段を前
記下部円板に取り付け、前記回転腕が所定の回転数に到
達するまで、前記回転腕の回転数の上昇にともなって回
転腕と下部円板との間の空間をせり上がり前より狭くす
るように下部円板を上昇させるものであって、前記供試
体に付加する遠心加速度の最大値を２００Ｇとすると
き、回転腕の直径を２から７ｍの範囲にすることを特徴
とする遠心力載荷試験装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01499696A JP3314603B2 (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 遠心力載荷試験装置 |
| TW085113441A TW306976B (en) | 1996-01-31 | 1996-11-04 | Load testing apparatus using centrifugal force |
| US08/794,230 US5767381A (en) | 1996-01-31 | 1997-01-30 | Centrifuge model test apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01499696A JP3314603B2 (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 遠心力載荷試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09210871A true JPH09210871A (ja) | 1997-08-15 |
| JP3314603B2 JP3314603B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=11876549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01499696A Expired - Fee Related JP3314603B2 (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 遠心力載荷試験装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5767381A (ja) |
| JP (1) | JP3314603B2 (ja) |
| TW (1) | TW306976B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014518770A (ja) * | 2011-06-06 | 2014-08-07 | アボット・ラボラトリーズ | 自動臨床分析装置用の閉管サンプリングおよび開管サンプリングのためのシステム、装置、および方法 |
| JP2015141191A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 一般財団法人電力中央研究所 | 地中隔離部材の埋設環境場の挙動評価装置 |
| CN109752241A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-14 | 曲阜师范大学 | 一种产品脆值的测试装置和方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1249395A4 (en) * | 2000-11-22 | 2004-12-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | VIBRATION DAMPING SYSTEM OF A DEVICE UNDER MICROGRAVITY |
| EP1545788B1 (en) * | 2002-08-02 | 2012-04-11 | Harvest Technologies Corporation | Decanting centrifuge with vibration isolation |
| RU2439524C2 (ru) * | 2009-05-21 | 2012-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") | Испытательная центробежная установка ицу40 |
| DE102011087909B3 (de) * | 2011-12-07 | 2013-05-29 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Anordnung für Bauteilprüfstand |
| US10613071B2 (en) | 2016-02-04 | 2020-04-07 | The Hong Kong University Of Science And Technology | Centrifuge environmental chamber |
| CN105717277B (zh) * | 2016-04-11 | 2018-06-08 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 高转速土工离心机吊篮兜装消隙装置 |
| CN110887631B (zh) * | 2019-12-04 | 2021-10-15 | 中国直升机设计研究所 | 一种液压加速度试验台 |
| CN114226083B (zh) * | 2021-11-17 | 2023-03-28 | 浙江大学 | 基于转化热源机理的超重力离心装置温控系统 |
| CN115541286B (zh) * | 2022-12-05 | 2023-03-03 | 江苏恒亮离心机制造有限公司 | 一种三相卧式离心机的转轮扭转力检测装置 |
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| JPS643533A (en) * | 1987-06-26 | 1989-01-09 | Hitachi Ltd | Centrifugal force loading and testing apparatus |
| JPH0413946A (ja) * | 1990-05-07 | 1992-01-17 | Hitachi Ltd | 遠心力載荷実験装置 |
| JPH07128198A (ja) * | 1993-10-29 | 1995-05-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 翼振動回転試験用励振装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| US3011333A (en) * | 1958-12-19 | 1961-12-05 | Albert B Roth | Centrifugal testing machine |
| US3420437A (en) * | 1967-02-15 | 1969-01-07 | Sorvall Inc Ivan | Cell washing centrifuge |
| US3877634A (en) * | 1973-05-25 | 1975-04-15 | Du Pont | Cell washing centrifuge apparatus and system |
| US3951334A (en) * | 1975-07-07 | 1976-04-20 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method and apparatus for automatically positioning centrifuge tubes |
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| US5045047A (en) * | 1989-07-17 | 1991-09-03 | Zymark Corporation | Automated centrifuge |
-
1996
- 1996-01-31 JP JP01499696A patent/JP3314603B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-04 TW TW085113441A patent/TW306976B/zh active
-
1997
- 1997-01-30 US US08/794,230 patent/US5767381A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5767381A (en) | 1998-06-16 |
| JP3314603B2 (ja) | 2002-08-12 |
| TW306976B (en) | 1997-06-01 |
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