Bàn Mô Phỏng Động Đất STEM United Scientific 16x16 Inch

Bàn Mô Phỏng Động Đất STEM United Scientific 16x16 Inch

Thông số kỹ thuật

• Thương hiệu: United Scientific Supplies

• Tên sản phẩm: Earthquake Shake Table

• Mã sản phẩm: ERTHQUAKSIM

• Loại thiết bị: Bàn rung mô phỏng động đất dùng trong giáo dục

• Kích thước mặt bàn: 16 × 16 inch

• Kích thước quy đổi: Khoảng 40,64 × 40,64cm

• Kích thước đế mô hình tối đa: 12 × 12 inch

• Kích thước quy đổi mô hình: Khoảng 30,48 × 30,48cm

• Cơ cấu đàn hồi: 4 lò xo bố trí tại bốn góc

• Động cơ: 2 motor DC

• Nguồn hoạt động: 1–5V DC

• Chế độ motor: Có thể chạy từng motor riêng hoặc cả hai đồng thời

• Chế độ rung thủ công: Có

• Dạng dao động: Hỗ trợ quan sát dao động ngang và đứng

• Cơ cấu giữ mô hình: Mounting có thể điều chỉnh

• Cố định bàn thí nghiệm: 2 C-clamp

• Bảo vệ động cơ: Có lồng bảo vệ

• Nguồn DC đi kèm: Không

• Vật liệu dựng mô hình: Không đi kèm

• Ứng dụng: STEM, kỹ thuật kết cấu, khoa học Trái Đất, mô phỏng động đất, kiểm tra mô hình công trình

Bàn rung 16 × 16 inch cho mô hình kết cấu

Mặt bàn có kích thước 16 × 16 inch, tương đương khoảng 40,64 × 40,64cm. Diện tích này đủ để xây dựng nhiều dạng mô hình công trình phục vụ thí nghiệm trong lớp học nhưng vẫn giữ thiết bị ở kích thước phù hợp với bàn thực hành.

Phần mounting có thể điều chỉnh để giữ các mô hình có phần đế tối đa khoảng 12 × 12 inch, tương đương 30,48 × 30,48cm.

Người dùng có thể thử nghiệm:

• Nhà thấp tầng.

• Nhà nhiều tầng.

• Tháp.

• Khung giằng.

• Kết cấu cột – dầm.

• Mô hình có đối trọng.

• Các thiết kế móng và giằng khác nhau.

Khi so sánh nhiều thiết kế, nên giữ khối lượng, chiều cao và điều kiện rung càng đồng nhất càng tốt để kết quả có ý nghĩa hơn.

Bốn lò xo tạo chuyển động cho mặt bàn

Bốn góc của platform được đỡ bằng bốn lò xo, cho phép mặt bàn dịch chuyển và dao động khi động cơ hoạt động hoặc khi người dùng tác động thủ công.

Cơ cấu này giúp học sinh quan sát trực quan các hiện tượng như:

• Mô hình nghiêng.

• Lắc ngang.

• Dao động theo phương đứng.

• Biến dạng của khung.

• Mất ổn định.

• Sập tầng.

• Ảnh hưởng của trọng tâm.

• Tác dụng của giằng chéo.

Đây là mô hình giáo dục để biểu diễn nguyên lý động đất và kết cấu, không phải hệ thống shaker servo có khả năng tái tạo chính xác dữ liệu gia tốc địa chấn thực tế.

Hai động cơ DC tạo rung

Bên dưới bàn có hai động cơ DC dùng để tạo dao động ổn định cho các buổi thực hành.

Hai động cơ có thể:

• Chạy riêng motor thứ nhất.

• Chạy riêng motor thứ hai.

• Chạy đồng thời cả hai.

Nhờ đó người hướng dẫn có thể thay đổi điều kiện kích thích và quan sát phản ứng của cùng một mô hình trong nhiều trạng thái khác nhau.

Motor được che bằng lồng bảo vệ nhằm hạn chế tay hoặc vật thể tiếp xúc trực tiếp với phần chuyển động trong quá trình thiết bị hoạt động.

Sử dụng nguồn DC 1–5V

Hai motor được thiết kế để hoạt động với nguồn một chiều 1–5V DC.

Nguồn điện không được cung cấp sẵn cùng bàn rung, do đó người dùng cần chuẩn bị nguồn ngoài phù hợp.

Khi cấp nguồn cần chú ý:

• Điện áp DC.

• Đúng cực tính nếu đầu nối yêu cầu.

• Khả năng cấp dòng của nguồn.

• Dây dẫn.

• Các đầu tiếp xúc.

• Không vượt mức điện áp thiết kế.

Không nên lấy adapter có điện áp cao hơn rồi kết nối trực tiếp chỉ vì đầu nối có thể ghép vật lý.

Điện áp ảnh hưởng đến mức rung

Khi thay đổi điện áp trong phạm vi cho phép, tốc độ motor và mức độ rung có thể thay đổi.

Điện áp thấp thường tạo dao động nhẹ hơn, phù hợp khi:

• Bắt đầu một bài thử.

• So sánh các mô hình yếu.

• Quan sát biến dạng ban đầu.

Mức điện áp cao hơn trong giới hạn 1–5V có thể tạo chuyển động rõ hơn.

Tuy nhiên, thiết bị không được công bố như một bàn rung có điều khiển chính xác:

• Tần số.

• Gia tốc.

• Biên độ dịch chuyển.

• Waveform động đất.

Vì vậy không nên quy đổi trực tiếp điện áp motor thành cường độ động đất hoặc cấp Richter.

Có thể rung bằng tay

Ngoài motor, mặt bàn có thể được rung thủ công khi cần một tác động mạnh hoặc linh hoạt hơn.

Chế độ này hữu ích trong các hoạt động như:

• Thử giới hạn chịu rung của mô hình.

• Minh họa nhanh trong lớp học.

• Tạo rung không đều.

• So sánh mô hình trước và sau khi gia cường.

Rung bằng tay không có độ lặp lại giống motor, vì lực tác động phụ thuộc người thực hiện.

Nếu mục tiêu là so sánh khoa học giữa nhiều thiết kế, nên ưu tiên sử dụng motor và cùng một thiết lập nguồn cho các lần thử.

Quan sát cả dao động ngang và đứng

Thiết kế mặt bàn trên lò xo cho phép học sinh khảo sát phản ứng của mô hình khi chịu các thành phần chuyển động theo phương ngang và phương đứng.

Trong một mô hình kết cấu, hai dạng chuyển động có thể tạo ra những phản ứng khác nhau.

Dao động ngang dễ làm xuất hiện:

• Lắc thân công trình.

• Biến dạng tầng.

• Lực cắt.

• Mô men lật.

Trong khi thành phần đứng có thể ảnh hưởng đến tải tác dụng lên các điểm liên kết và khả năng ổn định của mô hình.

Thiết bị giúp minh họa các khái niệm này trực quan nhưng không thay thế thiết bị đo địa chấn chuyên dụng.

Hai C-clamp giúp giữ bàn ổn định

Bộ sản phẩm có hai C-clamp dùng để cố định phần đế của shake table vào bàn thí nghiệm.

Việc cố định đóng vai trò quan trọng vì nếu toàn bộ thiết bị trượt trên mặt bàn, một phần năng lượng từ motor sẽ chuyển thành chuyển động của cả bộ máy thay vì dao động tương đối của platform.

Trước mỗi bài thử nên kiểm tra:

• Hai clamp đã siết chắc.

• Mặt bàn thí nghiệm đủ cứng.

• Thiết bị không bị nghiêng.

• Lò xo không bị kẹt.

• Không có vật lạ dưới platform.

Không cần siết clamp quá mạnh đến mức làm biến dạng bàn hoặc phần khung của thiết bị.

Mô hình tối đa 12 × 12 inch

Phần đế của mô hình thử nghiệm có thể rộng tối đa khoảng 12 inch mỗi cạnh.

Kích thước này tạo khoảng trống giữa mô hình và mép platform, giúp giảm nguy cơ kết cấu va chạm với vật thể xung quanh trong quá trình rung.

Ngoài kích thước đáy, trước khi chạy thử cũng nên xem xét:

• Chiều cao mô hình.

• Khối lượng.

• Trọng tâm.

• Độ cứng liên kết.

• Vật liệu.

• Các chi tiết có thể rơi ra.

Nhà sản xuất không công bố tải trọng tối đa cụ thể, vì vậy không nên đặt các mẫu thử nặng hoặc thiết bị công nghiệp lên platform.

Không kèm vật liệu xây dựng mô hình

Earthquake Shake Table chỉ là bộ máy tạo rung và platform thử nghiệm.

Người dùng cần tự chuẩn bị vật liệu để tạo mô hình.

Trong lớp STEM có thể sử dụng các vật liệu nhẹ phù hợp như:

• Que gỗ.

• Thanh nhựa.

• Bìa cứng.

• Giấy.

• Khớp nối.

• Dây.

• Vật liệu mô hình giáo dục.

Điều này cho phép học sinh tự thiết kế nhiều kiểu kết cấu và so sánh kết quả.

Không nên dùng vật liệu quá nặng, sắc nhọn hoặc dễ văng ra khi rung.

Phù hợp cho bài học về kỹ thuật chống động đất

Một trong những ứng dụng chính của sản phẩm là thử nghiệm earthquake-resistant structure.

Học sinh có thể thay đổi từng yếu tố của mô hình như:

• Giằng chéo.

• Số tầng.

• Khoảng cách cột.

• Độ rộng móng.

• Khối lượng ở tầng trên.

• Vật liệu liên kết.

• Hình dạng kết cấu.

Sau đó đặt từng mô hình lên cùng shake table và quan sát khả năng duy trì hình dạng.

Cách thử nghiệm này giúp chuyển các khái niệm lý thuyết về kỹ thuật kết cấu thành một hoạt động trực quan.

Minh họa ảnh hưởng của giằng chéo

Một bài thử phổ biến là so sánh khung có và không có cross bracing.

Có thể xây hai mô hình với:

• Cùng chiều cao.

• Cùng số tầng.

• Cùng vật liệu.

• Cùng khối lượng.

Một mô hình bổ sung giằng chéo, mô hình còn lại không có.

Khi tạo cùng điều kiện rung, học sinh có thể quan sát sự khác biệt về biến dạng ngang.

Thí nghiệm giúp minh họa vì sao việc bố trí hệ giằng và kết cấu chịu lực ngang đóng vai trò quan trọng.

Khảo sát ảnh hưởng của chiều cao

Có thể xây các mô hình với chiều cao khác nhau nhưng giữ những yếu tố còn lại gần tương đương.

Ví dụ:

• Mô hình 1 tầng.

• Mô hình 2 tầng.

• Mô hình 3 tầng.

Sau đó thử trên cùng một thiết lập motor.

Học sinh có thể quan sát rằng thay đổi chiều cao, khối lượng và độ cứng sẽ làm thay đổi cách kết cấu phản ứng với dao động.

Tuy nhiên không nên rút ra định lượng về công trình thực tế chỉ từ mô hình đơn giản này vì hiệu ứng tỷ lệ chưa được hiệu chỉnh theo một hệ thống mô phỏng động lực học đầy đủ.

Khảo sát ảnh hưởng của trọng tâm

Người dùng cũng có thể bố trí khối lượng tại các độ cao khác nhau của mô hình.

Một mô hình có nhiều khối lượng ở phía trên có thể phản ứng khác với mô hình có trọng tâm thấp.

Hoạt động này hỗ trợ giải thích các khái niệm:

• Center of mass.

• Overturning.

• Stability.

• Structural stiffness.

Cần sử dụng vật nặng nhỏ và cố định chắc chắn để tránh chúng văng khỏi mô hình khi bàn rung.

Dùng trong lớp STEM và phòng thí nghiệm giáo dục

Thiết bị phù hợp với:

• Lớp STEM.

• Vật lý.

• Khoa học Trái Đất.

• Khoa học kỹ thuật.

• Engineering design.

• Structural engineering nhập môn.

• Hoạt động ngoại khóa khoa học.

Học sinh có thể thực hiện quy trình:

1. Đặt giả thuyết.

2. Thiết kế kết cấu.

3. Xây dựng mô hình.

4. Thử trên bàn rung.

5. Quan sát hư hỏng.

6. Điều chỉnh thiết kế.

7. Thử nghiệm lại.

8. So sánh kết quả.

Cách triển khai này phù hợp với phương pháp học thông qua thiết kế và thử nghiệm.

Không phải bàn rung công nghiệp

Tên “vibration table” có thể gây nhầm với các thiết bị rung dùng trong công nghiệp.

United Scientific Earthquake Shake Table không được thiết kế cho:

• Đầm bê tông.

• Rung khuôn sản xuất.

• Thử rung linh kiện theo tiêu chuẩn công nghiệp.

• Kiểm tra bao bì vận chuyển.

• HALT/HASS.

• Đo đáp tuyến rung chính xác.

• Chạy profile gia tốc địa chấn.

Đây là thiết bị mô phỏng giáo dục dành cho mô hình nhẹ.

Việc sử dụng cho ứng dụng công nghiệp có thể vượt tải và làm hỏng lò xo, motor hoặc platform.

Không thay thế hệ thống seismic shake table nghiên cứu

Các hệ thống shake table nghiên cứu chuyên nghiệp thường có:

• Servo actuator.

• Cảm biến vị trí.

• Accelerometer.

• Closed-loop control.

• Điều khiển tần số.

• Điều khiển biên độ.

• Thu thập dữ liệu.

• Phát lại waveform động đất thực tế.

United Scientific Earthquake Shake Table không được công bố có các chức năng trên.

Do đó sản phẩm thích hợp cho demonstration và STEM testing, không phù hợp để đo các thông số địa chấn với độ chính xác nghiên cứu.

Các bước chuẩn bị trước khi thử nghiệm

Trước khi cấp nguồn nên:

1. Đặt shake table trên bàn chắc chắn.

2. Gắn hai C-clamp.

3. Kiểm tra bốn lò xo.

4. Kiểm tra motor và lồng bảo vệ.

5. Đặt mô hình vào giữa platform.

6. Cố định phần đế mô hình.

7. Dọn các vật dễ rơi xung quanh.

8. Chuẩn bị nguồn DC trong phạm vi 1–5V.

9. Bắt đầu với mức rung thấp.

Không nên bắt đầu ngay ở mức rung mạnh nhất khi chưa xác định độ ổn định của mô hình.

Nên kiểm tra từng motor riêng

Trước một buổi thí nghiệm, có thể thử:

• Motor 1.

• Motor 2.

• Cả hai motor.

Việc này giúp phát hiện sớm nếu một motor:

• Không quay.

• Quay yếu.

• Phát tiếng bất thường.

• Bị kẹt.

• Không tạo rung.

Nếu chạy hai motor ngay từ đầu, lỗi của một motor có thể khó nhận biết hơn.

Giữ tay khỏi vùng motor khi đang chạy

Lồng bảo vệ motor được thiết kế để hạn chế tiếp xúc với các bộ phận chuyển động.

Trong quá trình vận hành:

• Không đưa tay vào khu vực motor.

• Không tháo lồng bảo vệ.

• Không điều chỉnh cơ cấu dưới bàn khi đang cấp điện.

• Ngắt nguồn trước khi kiểm tra dây hoặc motor.

• Giữ tóc dài và vật liệu mềm khỏi cơ cấu chuyển động.

Học sinh nên thực hiện thí nghiệm dưới sự giám sát phù hợp trong môi trường lớp học.

Các lỗi thường gặp cần kiểm tra

Một số tình trạng có thể gặp gồm:

• Motor không chạy.

• Chỉ một motor hoạt động.

• Motor quay nhưng bàn rung yếu.

• Platform rung không đều.

• Lò xo bị lệch.

• Bàn phát tiếng va chạm.

• Model bị trượt.

• C-clamp lỏng.

• Motor nóng.

• Dây nguồn mất tiếp xúc.

• Mặt bàn bị nghiêng.

• Dao động khác rõ giữa các lần thử.

Việc chẩn đoán nên bắt đầu từ nguồn, motor, cơ cấu lò xo và tình trạng cố định bàn.

Hai motor đều không hoạt động

Nếu cả hai motor cùng không chạy, nên kiểm tra:

• Nguồn DC.

• Điện áp đầu ra.

• Dây nguồn.

• Đầu nối.

• Công tắc hoặc điểm cấp nguồn.

• Tiếp xúc điện.

Do cả hai motor cùng mất hoạt động, nguồn chung thường là thành phần cần kiểm tra trước khi kết luận hai motor đồng thời bị hỏng.

Có thể đo điện áp thực tế bằng đồng hồ phù hợp trước khi tháo thiết bị.

Một motor chạy, một motor không chạy

Nếu chỉ một trong hai motor hoạt động, có thể kiểm tra:

• Dây riêng của motor.

• Tiếp điểm.

• Motor có bị kẹt cơ học không.

• Trục motor.

• Nguồn tại đầu motor.

• Chổi than hoặc phần điện bên trong nếu cấu tạo cho phép kiểm tra.

Không nên liên tục tăng điện áp để cố làm motor bị kẹt quay vì có thể làm motor nóng hoặc hỏng cuộn dây.

Motor chạy nhưng bàn rung yếu

Khi motor quay nhưng platform ít chuyển động, cần kiểm tra:

• Cơ cấu tạo lệch tâm.

• Lò xo.

• Platform có bị kẹt không.

• Mô hình có quá nặng không.

• Điện áp nguồn.

• C-clamp.

• Vật cản dưới bàn.

Một mô hình có khối lượng quá lớn có thể làm giảm rõ mức rung và vượt ngoài mục đích thiết kế của thiết bị.

Bàn rung không đều

Nếu một góc platform di chuyển ít hơn các góc khác, nên kiểm tra cả bốn lò xo.

Các nguyên nhân có thể gồm:

• Lò xo lệch vị trí.

• Lò xo biến dạng.

• Vật thể mắc vào cơ cấu.

• Platform bị nghiêng.

• Model đặt lệch trọng tâm.

Trước khi hiệu chỉnh motor nên chắc chắn cơ cấu đàn hồi hoạt động tự do.

Mô hình liên tục trượt khỏi vị trí

Nếu model trượt thay vì rung cùng platform, kết quả thử sẽ thiếu ổn định.

Cần kiểm tra:

• Mounting của mô hình.

• Kích thước đế.

• Vị trí trọng tâm.

• Bề mặt tiếp xúc.

Mô hình nên được đặt và giữ theo cách nhất quán giữa các lần thử.

Không nên cố định quá cứng theo cách làm thay đổi đáng kể kết cấu cần nghiên cứu.

C-clamp bị lỏng khi thử

Dao động kéo dài có thể làm clamp lỏng nếu việc gá ban đầu chưa đủ chắc.

Trước mỗi lượt thử nên kiểm tra:

• Đầu clamp.

• Mặt bàn.

• Vị trí tiếp xúc.

• Độ chắc của khung.

Nếu clamp liên tục bị trượt, có thể cần thay đổi vị trí gá sang khu vực bàn chắc hơn.

Motor nóng bất thường

Motor DC có thể ấm khi chạy, nhưng nhiệt tăng nhanh bất thường cần được kiểm tra.

Nguyên nhân có thể gồm:

• Điện áp vượt mức.

• Motor bị kẹt.

• Tải quá lớn.

• Chạy liên tục quá lâu.

• Cơ cấu rung bị ma sát.

• Cuộn dây motor có vấn đề.

Nếu xuất hiện mùi khét, tiếng lạ hoặc motor quá nóng, nên ngắt nguồn và kiểm tra trước khi tiếp tục.

Trung tâm bảo hành Viện Máy Tính hỗ trợ gì?

Trung tâm bảo hành Viện Máy Tính hỗ trợ kiểm tra United Scientific Earthquake Shake Table 16 × 16 inch khi thiết bị không tạo rung, một hoặc cả hai motor không hoạt động, platform rung yếu hoặc cơ cấu lò xo vận hành bất thường. Kỹ thuật viên có thể kiểm tra nguồn DC, dây dẫn, motor, điểm tiếp xúc, bốn lò xo, platform, C-clamp và lồng bảo vệ để xác định lỗi điện hay lỗi cơ khí.

Với tình trạng motor hoạt động nhưng bàn rung không ổn định, quá trình kiểm tra có thể tập trung vào cơ cấu truyền rung, khả năng di chuyển tự do của platform, độ cân bằng của bốn lò xo và tình trạng mounting. Nếu thiết bị không hoạt động ở nguồn 1–5V DC, nguồn cấp và điện áp thực tế tại motor cần được đo trước khi xác định motor hỏng.

Viện Máy Tính hỗ trợ vệ sinh điểm tiếp xúc, kiểm tra dây nguồn, xử lý các đầu nối, kiểm tra motor và các lỗi cơ khí hoặc điện có khả năng sửa chữa dựa trên tình trạng thực tế. Với thiết bị sử dụng trong lớp học, lồng bảo vệ và C-clamp cũng cần được kiểm tra trước khi tiếp tục đưa vào thí nghiệm.

Hỗ trợ sau khi kiểm tra

Sau khi thiết bị hoạt động, người dùng có thể tiếp tục được hỗ trợ khi gặp tình trạng motor quay yếu, rung không đều, nguồn cấp bất thường, lò xo lệch hoặc bàn mất ổn định sau thời gian sử dụng.

Khi cần kiểm tra United Scientific Earthquake Shake Table, motor DC, nguồn 1–5V hoặc cơ cấu lò xo và platform, liên hệ Hotline/Zalo 0967891080 để Trung tâm bảo hành Viện Máy Tính hỗ trợ theo tình trạng thiết bị thực tế.

Kết luận

United Scientific Earthquake Shake Table 16 × 16 inch là thiết bị thực hành STEM giúp mô phỏng tác động của rung động lên các mô hình công trình. Platform sử dụng bốn lò xo ở các góc, hỗ trợ mô hình có đế tối đa 12 × 12 inch và được kích rung bởi hai motor DC sử dụng nguồn ngoài 1–5V.

Hai motor có thể vận hành riêng hoặc đồng thời, trong khi chế độ rung bằng tay hỗ trợ các bài thử cần tác động mạnh hơn. Thiết bị phù hợp cho giảng dạy về động đất, kỹ thuật kết cấu và thiết kế chống rung; tuy nhiên cần hiểu đây là bàn rung giáo dục, không phải hệ thống seismic shaker định lượng hoặc bàn rung công nghiệp.