CN102002908B - 一种桥梁支座滑槽装置滑动方法及其滑槽装置 - Google Patents
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Abstract
一种桥梁支座滑槽装置滑动方法及其滑槽装置，采用桥梁支座滑槽装置滑动方法，桥梁支座安装在滑槽装置上，桥梁支座滑槽装置通过一上下都带有滚轮滑槽板实现滑槽装置滑动；当支座滑动时，支座阻尼元件会受到拉伸或压缩，支座阻尼元件自由端的铰点会施加一个力给滚轮轴，力的方向为阻尼元件两个铰点的连线方向，由于该方向与滑槽成一个夹角，因此在滑槽方向有一个分力推动滚轮沿滑槽方向滚动，迫使支座阻尼元件沿着滑槽装置的滑槽滑动；滑槽装置活动部分的移动是通过滚轮在槽内滚动实现的。与现有技术相比，该滑槽装置活动部分的移动是通过滚轮在槽内滚动实现的，阻力小，移动灵活，无死区，适合桥梁支座横向阻尼元件大压力角的安装布局。
Description
技术领域
本发明涉及到一种桥梁的支撑方式及其支撑部件，具体涉及一种桥梁支座滑槽装置滑动方法及其滑槽装置，属桥梁建设技术领域。
背景技术
桥梁支座滑槽装置应用在有自由行程的阻尼耗能支座上（参见图1）。阻尼元件的一端铰接在支座滑动部分（以支座滑动面为界分滑动/固定两部分），另一端（自由端）铰接在支座板（固定部分）滑槽装置的滑块上，可以自由滑动。在正常情况下，支座在设定的行程内滑动，阻尼元件的自由端能在滑槽内自由滑动，阻尼元件不允许受很大的力（防止疲劳破坏）；在地震情况下，支座的滑移行程超过设定值， 阻尼元件的自由端将滑到滑槽的极限位置后不再能自由滑动，阻尼元件受力后塑性变形，消耗地震能量。
目前支座上滑槽装置采用的结构为滑块在滑槽内滑动，滑动为滑动摩擦，采用润滑脂润滑。这种滑槽结构简单、制作容易且成本低；由于滑槽与滑块为滑动摩擦副，要求润滑条件好，且对异物非常敏感，因此对环境要求高。而桥梁支座在露天野外环境下使用，这种环境下润滑油脂容易老化和变干，滑槽易积灰，会严重影响滑槽装置的正常滑动。此外，桥梁支座的桥纵向自由行程一般远大于桥横向自由行程，造成桥横向的阻尼元件的自由端与滑槽的压力角大，滑动死区大，滑动不顺畅；阻尼元件在自由滑动行程内就容易受较大的力而产生疲劳破坏。因此很有必要对此进一步加以改进。
发明内容
本发明的目的就是要克服现有桥梁支座滑槽装置的不足，提供一种摩擦力小、滑动顺畅、无死区，对使用环境要求低的新型桥梁支座滑槽装置滑动方法及滑槽装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：采用一种桥梁支座滑槽装置滑动方法，桥梁支座安装在滑槽装置上，桥梁支座滑槽装置通过一上下都带有滚轮滑槽板实现滑槽装置滑动。当支座滑动时，支座阻尼元件会受到拉伸或压缩，支座阻尼元件自由端的铰点会施加一个力 
给滚轮轴（参见图2），力的方向为阻尼元件两个铰点的连线方向，由于该方向与滑槽成一个夹角（压力角），因此在滑槽方向有一个分力
推动滚轮沿滑槽方向滚动，迫使支座阻尼元件沿着滑槽装置的滑槽滑动。滑槽装置活动部分的移动是通过滚轮在槽内滚动实现的。
根据上述桥梁支座滑槽装置滑动方法所提出的滑槽装置是：一种桥梁支座滑槽装置，包括滑槽板、滚轮、限位板、滚轮轴。滑槽板用螺栓固定在支座板上，滑槽板有两个上下布置的滑槽，中间开一个通槽；滚轮轴置于滑槽中，上下装滚轮，中间铰接阻尼元件，上端部安装限位板。滚轮与滚轮轴可以相对自由转动，滚轮在滑槽内滚动，限位板可限制滚轮的轴向窜动。当支座滑动时，支座阻尼元件会受到拉伸或压缩，支座阻尼元件自由端的铰点会施加一个力
给滚轮轴（参见图2），力的方向为阻尼元件两个铰点的连线方向，由于该方向与滑槽成一个夹角
（压力角），因此在滑槽方向有一个分力推动滚轮沿滑槽方向滚动，迫使支座阻尼元件沿着滑槽装置的滑槽滑动。假设摩擦力为
。
式中：
——摩擦系数
滚轮滚动（移动）的条件是： 
即 
由上述公式可看出，决定滑槽性能因素是滚轮的摩擦系数
和阻尼元件施力的压力角
。压力角由阻尼元件的布局决定，一般桥横向阻尼元件压力角
较大，最大可达85°，此时摩擦系数
必须小于0.087。
滚轮的摩擦系数由滚轮内孔和滚轮轴外圆摩擦副决定。滚轮可直接采用轴承或滚轮内孔开储油槽，并填满润滑脂（如硅脂）；滚轮轴外圆镀硬铬，镀层厚度30
以上；滚轮与滚轮轴采用小间隙配合（f7/H8）；滚轮孔和滚轮轴外圆的粗糙度Ra≤0.8。由于滚轮孔和滚轮轴的间隙小且孔内有储油槽，滚轮与轴的摩擦副能得到良好润滑，且润滑面基本封闭，对使用环境无特别要求；滚轮轴外圆镀硬铬，可防止摩擦副咬死；滚轮孔和滚轮轴粗糙度低，可有效减少摩擦。采取上述措施，滚轮可以获得很小且稳定的摩擦系数。
本实用新型的优点是：该滑槽装置活动部分的移动是通过滚轮在槽内滚动实现的，阻力小，移动灵活，无死区，适合桥梁支座桥横向阻尼元件大压力角的安装布局；滚轮的润滑基本封闭，在各种环境下都能良好的润滑，且滚轮的滚动对异物不敏感，因此桥梁支座的使用环境对滑槽的性能基本无影响。
附图说明
图1是本发明原理示意图；
图2是本发明滑槽装置受力分析示意图
图3是本发明滑槽装置结构图
图4是图3的A-A剖面图
图中：1 滑槽板 ；2 滑槽板安装螺栓；3 下滚轮；4 滚轮轴；5 限位板；6 限位板装配螺栓；7 上滚轮；8阻尼元件；9支座板。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
实施例一
从附图1和2可以看出，本发明涉及一种桥梁支座滑槽装置滑动方法，采用桥梁支座滑槽装置滑动方法，桥梁支座安装在滑槽装置上，桥梁支座滑槽装置通过一上下都带有滚轮滑槽板实现滑槽装置滑动。当支座滑动时，支座阻尼元件会受到拉伸或压缩，支座阻尼元件自由端的铰点会施加一个力给滚轮轴（参见图2），力的方向为阻尼元件两个铰点的连线方向，由于该方向与滑槽成一个夹角
（压力角），因此在滑槽方向有一个分力
推动滚轮沿滑槽方向滚动，迫使支座阻尼元件沿着滑槽装置的滑槽滑动。滑槽装置活动部分的移动是通过滚轮在槽内滚动实现的。
根据上述桥梁支座滑槽装置滑动方法所提出的滑槽装置可以从附图3和4看出，一种桥梁支座滑槽装置，包括滑槽板1、下滚轮3、滚轮轴4、限位扳5、滑槽板固定螺栓2和上滚轮固定螺栓6，上滚轮7；阻尼元件8、支座板9是与本发明有装配关系的元件。
滑槽板1用滑槽板固定螺栓2固定在支座板9上，滑槽板1上有两个上下布置的滑槽16，分别为上滑槽10和下滑槽11，上滑槽10和下滑槽11中间开一个通槽15；滚轮轴4置于滑槽16中，且上滚轮7位于上滑槽10中，下滚轮位于下滑槽11中，中间铰接支座阻尼元件8，支座阻尼元件8的另一端与支座滑动部分12连接在一起，上端部安装限位板5。上滚轮7和下滚轮3相对于滚轮轴4可以相对自由转动，同时上滚轮7和下滚轮3又可在上滑槽10和下滑槽11内滚动，限位板5可限制滚轮的轴向窜动。
当支座滑动部分12滑动时，支座阻尼元件8会受到拉伸或压缩，支座阻尼元件8自由端的铰点13会施加一个力
给滚轮轴（参见图2），力的方向为支座阻尼元件8两个铰点13和14的连线方向，由于该方向与滑槽板1的滑槽成一个夹角
（压力角），因此在滑槽方向有一个分力
推动滚轮沿滑槽方向滚动，迫使支座阻尼元件沿着滑槽装置的滑槽滑动。假设摩擦力为
。
式中：
——摩擦系数
滚轮滚动（移动）的条件是： 
即 
由上述公式可看出，决定滑槽性能因素是滚轮的摩擦系数和阻尼元件施力的压力角
。压力角由阻尼元件的布局决定，一般桥横向阻尼元件压力角
较大，最大可达85°，此时摩擦系数
必须小于0.087。
上滚轮7和下滚轮3的摩擦系数由滚轮内孔和滚轮轴外圆摩擦副决定。上滚轮7和下滚轮3可直接采用轴承或滚轮内孔开储油槽，并填满润滑脂（如硅脂）；滚轮轴外圆镀硬铬，镀层厚度30
以上；上滚轮7和下滚轮3与滚轮轴4采用小间隙配合（f7/H8）；滚轮孔和滚轮轴外圆的粗糙度Ra≤0.8
。由于滚轮孔和滚轮轴的间隙小且孔内有储油槽，上滚轮7和下滚轮3与轴的摩擦副能得到良好润滑，且润滑面基本封闭，对使用环境无特别要求；滚轮轴外圆镀硬铬，可防止摩擦副咬死；滚轮孔和滚轮轴粗糙度低，可有效减少摩擦。采取上述措施，上滚轮7和下滚轮3可以获得很小且稳定的摩擦系数。
此外，滑槽板1形状为U形，中间加工一个通槽，上下加工出腰形槽， 两边加工安装螺栓孔（沉孔）。通槽的宽度根据阻尼元件的厚度确定，腰形槽的长度由支座的自由行程确定，腰形槽的宽度由滚轮的大小确定。滑槽板的材料可用Q345B。
上滚轮7和下滚轮3的大小由强度计算确定；滚轮内孔上加工储油槽，内孔大小根据滚轮轴确定，粗糙度Ra≤0.8
。材料可用40Cr，需调质到32～36HRC。
滚轮轴4为阶梯轴，轴的最小直径根据承受的载荷来确定；材料可用40Cr，需调质到32～36HRC；滚轮轴外圆面镀硬铬，镀层厚度不小于30
，镀后粗糙度Ra≤0.8
。
本滑槽装置装配前，滚轮轴必须涂抹润滑脂，滚轮内孔油槽必须填满润滑脂。装配时，首先把下滚轮3套入滚轮轴4中并顶到定位台阶，再把阻尼元件8伸入滑槽板1的通槽内；然后把已套入下滚轮3的滚轮轴4穿过滑槽板1的下腰形槽套入阻尼元件8的销孔中，直到顶住定位台阶；把上滚轮7套入滚轮轴4中，直到顶住定位台阶，再用安装螺栓6装上限位板；上述工作完成后，最后用安装螺栓2把滑槽板1固定在支座板9上。
装配完成后，阻尼元件8与上/下滚轮、滑槽板1的通槽上下面必须有不小于2mm的间隙；限位扳5与上滚轮7必须有1～1.5mm间隙；滚轮与腰形槽必须有1～2mm间隙。
Claims (6)
1.一种桥梁支座滑槽装置滑动方法，其特征在于：采用桥梁支座滑槽装置滑动方法，桥梁支座安装在滑槽装置上，桥梁支座滑槽装置通过一上下都带有滚轮滑槽板实现滑槽装置滑动；当支座滑动时，支座阻尼元件会受到拉伸或压缩，支座阻尼元件自由端的铰点会施加一个力给滚轮轴，力的方向为阻尼元件两个铰点的连线方向，由于该方向与滑槽成一个夹角，因此在滑槽方向有一个分力推动滚轮沿滑槽方向滚动，迫使支座阻尼元件沿着滑槽装置的滑槽滑动；滑槽装置活动部分的移动是通过滚轮在槽内滚动实现的。
2.一种根据权利要求1所述桥梁支座滑槽装置滑动方法的滑槽装置，其特征在于：包括滑槽板、滚轮、限位板、滚轮轴；滑槽板用螺栓固定在支座板上，滑槽板有两个上下布置的滑槽，中间开一个通槽；滚轮轴置于滑槽中，上下装滚轮，中间铰接阻尼元件，上端部安装限位板；滚轮与滚轮轴可以相对自由转动，滚轮在滑槽内滚动，限位板可限制滚轮的轴向窜动。
3.根据权利要求2所述的滑槽装置，其特征在于：滑槽板上有两个上下布置的滑槽，分别为上滑槽和下滑槽，上滑槽和下滑槽中间开一个通槽；滚轮轴置于滑槽中，且上滚轮位于上滑槽中，下滚轮位于下滑槽中，中间铰接阻尼元件，上端部安装限位板。
4.根据权利要求3所述的滑槽装置，其特征在于：上滚轮和下滚轮直接采用轴承或滚轮内孔开储油槽，并填满润滑脂；滚轮轴外圆镀硬铬，镀层厚度30μm以上；上滚轮和下滚轮与滚轮轴采用小间隙配合；滚轮内孔和滚轮轴外圆的粗糙度Ra≤0.8μm。
5.根据权利要求3所述的滑槽装置，其特征在于：滑槽板形状为U形，中间加工一个通槽，上下加工出腰形槽， 两边加工安装螺栓孔。
6.根据权利要求3所述的滑槽装置，其特征在于：滚轮轴为阶梯轴。
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