CN102776898B - 一种独立基础的防振结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种独立基础的防振结构及其施工方法。现在还没有一种将聚偏氟乙烯压电复合材料应用于基础防振结构中的独立基础的防振结构及其施工方法。本发明独立基础的防振结构的特点是：包括从下往上依次排列的鹅卵石垫层、橡胶隔振垫层、压电材料防振层、防护钢板层、绝缘层和混凝土基础层，固定在压电材料防振层上的接地导线。本发明施工方法如下：从下往上铺设鹅卵石垫层、橡胶隔振垫层和压电材料防振层，将接地导线连接在压电材料防振层和外部地基上，再铺设防护钢板层，涂覆绝缘层，构建混凝土基础层得到独立基础的防振结构。本发明的结构设计合理，对精密设备的防振效果好，将聚偏氟乙烯压电复合材料应用于基础防振结构中。

Description

一种独立基础的防振结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种独立基础的防振结构及其施工方法，尤其是涉及一种将聚偏氟乙烯压电复合材料应用于基础防振结构中的独立基础的防振结构及其施工方法，本发明中的防振结构主要用于对精密设备进行防振，如可以用于对精密机床进行防振。

背景技术

精密机床的加工精度远高于普通机床的精度要求，为保证加工精度，除机床本身的结构设计合理以外，必须严格控制环境对机床的影响，如振动、温度和湿度的变化等。在外部环境条件一定时，外界环境的振动对机床的影响就显得尤为关键，为减少外界振动对机床的干扰，对承载机床的基础采取一定的隔振措施是精密机床必要的手段。

由于机床的基础承受机床的全部载荷，机床的基础要具有足够的强度、刚度和稳定性，并以此保证机床能够良好运转，以及保证机床的精度和寿命。为了保证机床的精度，机床的基础必须采用一些防振措施，采取独立基础加防振沟的方式是其中最常见的一种，采用防振沟的形式，对冲击振动或频率大于30Hz的振动有较明显的隔振效果，对于低频振动则效果甚微。

为了改善独立基础加防振沟对低频振动的隔振效果，常在独立基础的下部铺设不同材料的隔振层，加强这类设备基础的隔振性能。常用的隔振材料有橡胶、泡沫乳胶、软木及其它的大阻尼高分子材料等，这类材料主要利用其形变特性中的黏弹性效应产生阻尼作用，从而达到减振和缓冲的目的。另一方面，这类材料也由于具有弹性特性而产生振动能量的势能存储，容易产生振动回弹效应，从而会影响基础的隔振效果。

目前也有一些其他结构的防振结构，如公开日为2010年11月17日，公开号为CN101887741A的中国专利中，公开了一种防振结构，该防振结构用以使一储存装置防振，其包括有一壳体、一支撑架及至少一第一缓冲材料，其中壳体具有一底板及一顶板，且壳体的底板及顶板相互对合并包覆于储存装置外，该防振结构的结构设计不够合理，对精密设备的防振效果差。又如公开日为2010年11月24日，公开号为CN201656656U的中国专利中，公开了一种电机冷却器的防振结构，该防振结构包括电机的机座、冷却器及橡胶圈，冷却器通过连接件安装在机座的上端面，橡胶圈设在冷却器的底面与机座的上端面之间，机座的上端面上均布地设有若干限位凸块；橡胶圈在机座上的限位凸块的相应位置开设缺口，橡胶圈的厚度大于限位凸块的高度；在安装冷却器时，将被压缩后的橡胶圈的厚度与限位凸块的高度一致，以使冷却器的底面与限位凸块的上端面接触，该防振结构专用于消除电机在运行中冷却器会产生晃动的现象，适用面较窄。

压电材料是指受到外界压力作用时会产生电压的一种材料，利用压电效应进行结构振动控制的研究始于20世纪80年代初，通过压电效应可以将来自外界的振动转化为电流。聚偏氟乙烯（PVDF）属于压电聚合物的一种，是目前压电性能最优的压电材料之一，它作为一种新型换能材料具有质地轻软、压电特性好等特点，通过在PVDF中添加炭黑等导电填料，可以进一步加强PVDF材料的导电特性，越来越多的在不同的应用领域被推广开来。但是，现在还没有一种将聚偏氟乙烯压电复合材料应用于基础防振结构中的独立基础的防振结构及其施工方法，使得现有的防振结构对精密设备的防振效果较差，影响精密设备的运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，对精密设备的防振效果好，将聚偏氟乙烯压电复合材料应用于基础防振结构中的独立基础的防振结构及其施工方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该独立基础的防振结构的特点在于：包括鹅卵石垫层、橡胶隔振垫层、压电材料防振层、防护钢板层、绝缘层、混凝土基础层和接地导线，所述橡胶隔振垫层设置在鹅卵石垫层上，所述压电材料防振层设置在橡胶隔振垫层上，所述防护钢板层设置在压电材料防振层上，所述绝缘层设置在防护钢板层上，所述混凝土基础层设置在绝缘层上，所述接地导线的一端固定在压电材料防振层上。

作为优选，本发明还包括防振沟，所述鹅卵石垫层设置在防振沟的底部，所述鹅卵石垫层、橡胶隔振垫层、压电材料防振层、防护钢板层、绝缘层和混凝土基础层均位于防振沟内。

作为优选，本发明所述压电材料防振层为聚偏氟乙烯压电复合材料，该聚偏氟乙烯压电复合材料的结构形式为多层薄膜式压电材料防振层。

作为优选，本发明所述鹅卵石垫层的厚度为25-35mm，橡胶隔振垫层的厚度为15-25mm，防护钢板层的厚度为0.5-1.0mm。

作为优选，本发明所述聚偏氟乙烯压电复合材料中添加有导电炭黑作为导电填料，所述导电炭黑的含量高于其逾渗阈值。

作为优选，本发明所述鹅卵石垫层的厚度为30mm，橡胶隔振垫层的厚度为20mm，防护钢板层的厚度为0.8mm。

本发明独立基础的防振结构的施工方法的特点在于：该方法包括以下步骤：

1）铺设鹅卵石垫层；

2）在所述鹅卵石垫层上面铺设橡胶隔振垫层；

3）在所述橡胶隔振垫层上面铺设压电材料防振层；

4）所述压电材料防振层铺设完毕后，将接地导线的一端连接在压电材料防振层上，所述接地导线的另一端连接到外部地基上；

5）在所述压电材料防振层上面铺设防护钢板层；

6）在所述防护钢板层上面涂覆绝缘层；

7）在所述绝缘层上面构建混凝土基础层，从而得到独立基础的防振结构。

作为优选，本发明在铺设所述鹅卵石垫层之前，先开设防振沟，然后将鹅卵石垫层铺设到防振沟的底部；在开设防振沟并将鹅卵石垫层铺设到防振沟的底部之前，需采用填充物对防振沟进行填充处理，所述填充物包括胶木和泡沫；所述接地导线的连接需穿过防振沟内的填充物，然后直接连接到防振沟的外部地基；所述接地导线采用铜排形式，接地导线的接地电阻小于等于0.5欧姆。

作为优选，本发明所述压电材料防振层为聚偏氟乙烯压电复合材料，在铺设所述压电材料防振层之前，向所述聚偏氟乙烯压电复合材料中添加导电炭黑作为导电填料，所述导电炭黑的含量高于其逾渗阈值。

作为优选，本发明所述鹅卵石垫层的厚度为25-35mm，橡胶隔振垫层的厚度为15-25mm，防护钢板层的厚度为0.5-1.0mm。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：独立基础的防振结构的结构简单，设计合理，性能可靠，利用压电材料防振层的压电效应将外界的振动转化为电流，通过接地导线将产生的电流导入地下，从而可以降低由于传统高分子减振材料的弹性储能特性而导致的独立设备基础的振动回弹效应，提高独立基础的防振效果。独立基础的防振结构的施工方法的工艺简单，操作方便。

本发明的最底部铺有一层鹅卵石垫层，利用松散垫层比密实材料对能量的吸收系数大的特点，首先对独立基础起到初步的防振作用；在鹅卵石垫层上面铺设一层橡胶隔振垫层，压电材料防振层敷设在橡胶隔振垫层的上面，在压电材料防振层的上面加设一层薄的防护钢板层，防止上部的混凝土基础层在施工过程中对压电材料防振层造成损伤，另一方面，这层薄的防护钢板层也可以增强压电材料防振层表面的导电性。

本发明的压电材料防振层与外部地基之间设有接地导线，可以将其产生的压电电流导入地下，避免电量聚集过大导致压电材料防振层的压电效应减弱。本发明中接地导线的接地电阻原则上应该小于0.5欧姆，以更好的保证其接地效果。

本发明在防护钢板层上面涂覆绝缘层，即防护钢板层与混凝土基础层接触的一面需涂覆绝缘层，避免出现来自压电材料防振层产生的电流通过基础传至机床，导致对机床产生不利影响的情况。

附图说明

图1是本发明实施例中独立基础的防振结构的结构示意图。

图2是机床安装在浇筑于外部地基中的本发明实施例中的独立基础的防振结构上的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图2，本实施例中的独立基础的防振结构包括鹅卵石垫层1、橡胶隔振垫层2、压电材料防振层3、防护钢板层4、绝缘层、混凝土基础层5、接地导线6和防振沟8，其中，压电材料防振层3优选为聚偏氟乙烯压电复合材料，该聚偏氟乙烯压电复合材料的结构形式为多层薄膜式压电材料防振层，本实施例中的聚偏氟乙烯压电复合材料中可以添加有导电炭黑作为导电填料，该导电炭黑的含量优选高于其逾渗阈值。

本实施例中的鹅卵石垫层1设置在防振沟8的底部，该鹅卵石垫层1的厚度通常为25-35mm，优选为30mm。本实施例利用松散垫层比密实材料对能量的吸收系数大的特点，首先通过鹅卵石垫层1对独立基础起到初步的防振作用。

本实施例中的橡胶隔振垫层2设置在鹅卵石垫层1上，橡胶隔振垫层2的厚度通常为15-25mm，优选为20mm。

本实施例中的压电材料防振层3设置在橡胶隔振垫层2上，利用压电材料防振层3的压电效应能够将外界的振动转化为电流。

本实施例中的防护钢板层4设置在压电材料防振层3上，该防护钢板层4的厚度通常为0.5-1.0mm，优选为0.8mm。本实施例中的防护钢板层能够有效防止上部的混凝土基础层5在施工过程中对压电材料防振层3造成损伤，同时也可以增强压电材料防振层3表面的导电性。

本实施例中的绝缘层设置在防护钢板层4上，绝缘层能够有效避免出现来自压电材料防振层3产生的电流通过基础传至机床10，导致对机床10产生不利影响的情况。

本实施例中的混凝土基础层5设置在绝缘层上，接地导线6的一端固定在压电材料防振层3上，该接地导线6的另一端固定在外部地基7上，通过接地导线6将产生的电流导入地下，从而可以降低由于传统高分子减振材料的弹性储能特性而导致的独立设备基础的振动回弹效应，提高独立基础的防振效果。本实施例中接地导线6的接地电阻优选小于0.5欧姆，以更好的保证其接地效果。

本实施例中的鹅卵石垫层1、橡胶隔振垫层2、压电材料防振层3、防护钢板层4、绝缘层和混凝土基础层5均位于防振沟8内。

本实施例中的独立基础的防振结构主要用于对精密度高的机床10进行防振，使用时，防振沟8位于外部地基7中，在混凝土基础层5上设置有预留螺栓孔9，将机床10紧固在混凝土基础层5的预留螺栓孔9中，当机床10在运行过程中产生振动时，该振动传递到压电材料防振层3上时，通过压电材料防振层3的压电效应能够将振动转化为电流，产生的电流沿接地导线6导到外部地基7，该电流最终导入地下。

本发明由于在独立基础垫层中传统的阻尼隔振材料的基础上，增加了一层压电材料防振层3，利用压电材料防振层3的压电效应将外界的振动转化为电流，通过接地导线6将产生的电流导入地下，从而可以降低由于传统高分子减振材料的弹性储能特性而导致的独立设备基础的振动回弹效应，提高基础的防振效果。

本实施例中的独立基础的防振结构的施工方法包括以下步骤。

1）先开设200mm宽的防振沟8。

2）将鹅卵石垫层1铺设到防振沟8的底部。

3）在鹅卵石垫层1上面铺设橡胶隔振垫层2。

4）在橡胶隔振垫层2上面铺设压电材料防振层3。

5）压电材料防振层3铺设完毕后，将接地导线6的一端连接在压电材料防振层3上，接地导线6的另一端连接到外部地基7上。

6）在压电材料防振层3上面铺设防护钢板层4。

7）在防护钢板层4上面涂覆绝缘层。

8）在绝缘层上面构建混凝土基础层5，即在防护钢板层4铺设完成后以及绝缘层涂覆完成后，在绝缘层上进行混凝土基础层5的浇筑，即进行独立基础的浇筑，从而得到独立基础的防振结构。

本实施例中的混凝土基础层5浇筑完成并完成预压处理后，通过混凝土基础层5上的预留螺栓孔9将机床10紧固于独立基础上，机床完成安装。

本发明可以先在混凝土基础层5的四周开设200mm宽的防振沟8，随后对混凝土基础层5进行浇筑混凝土前的制模，完成制模后在防振沟8内填充珍珠岩等填充物；然后在独立基础模板内依次铺设各层垫层。

本发明在开设防振沟8并将鹅卵石垫层1铺设到防振沟8的底部之前，可以先采用填充物对防振沟8进行填充处理，该填充物包括胶木和泡沫，接地导线6的连接需穿过防振沟8内的填充物，然后直接连接到防振沟8的外部地基7。本发明中的接地导线6可以采用铜排形式，接地导线6的接地电阻不大于0.5欧姆。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种独立基础的防振结构，其特征在于：包括鹅卵石垫层、橡胶隔振垫层、压电材料防振层、防护钢板层、绝缘层、混凝土基础层和接地导线，所述橡胶隔振垫层设置在鹅卵石垫层上，所述压电材料防振层设置在橡胶隔振垫层上，所述防护钢板层设置在压电材料防振层上，所述绝缘层设置在防护钢板层上，所述混凝土基础层设置在绝缘层上，所述接地导线的一端固定在压电材料防振层上。

2.根据权利要求1所述的独立基础的防振结构，其特征在于：还包括防振沟，所述鹅卵石垫层设置在防振沟的底部，所述鹅卵石垫层、橡胶隔振垫层、压电材料防振层、防护钢板层、绝缘层和混凝土基础层均位于防振沟内。

3.根据权利要求1所述的独立基础的防振结构，其特征在于：所述压电材料防振层为聚偏氟乙烯压电复合材料，该聚偏氟乙烯压电复合材料的结构形式为多层薄膜式压电材料防振层。

4.根据权利要求1所述的独立基础的防振结构，其特征在于：所述鹅卵石垫层的厚度为25-35mm，橡胶隔振垫层的厚度为15-25mm，防护钢板层的厚度为0.5-1.0mm。

5.根据权利要求3所述的独立基础的防振结构，其特征在于：所述聚偏氟乙烯压电复合材料中添加有导电炭黑作为导电填料，所述导电炭黑的含量高于其逾渗阈值。

6.根据权利要求4所述的独立基础的防振结构，其特征在于：所述鹅卵石垫层的厚度为30mm，橡胶隔振垫层的厚度为20mm，防护钢板层的厚度为0.8mm。

7.一种独立基础的防振结构的施工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1）铺设鹅卵石垫层；

2）在所述鹅卵石垫层上面铺设橡胶隔振垫层；

3）在所述橡胶隔振垫层上面铺设压电材料防振层；

4）所述压电材料防振层铺设完毕后，将接地导线的一端连接在压电材料防振层上，所述接地导线的另一端连接到外部地基上；

5）在所述压电材料防振层上面铺设防护钢板层；

6）在所述防护钢板层上面涂覆绝缘层；

7）在所述绝缘层上面构建混凝土基础层，从而得到独立基础的防振结构。

8.根据权利要求7所述的独立基础的防振结构的施工方法，其特征在于：在铺设所述鹅卵石垫层之前，先开设防振沟，然后将鹅卵石垫层铺设到防振沟的底部；在开设防振沟并将鹅卵石垫层铺设到防振沟的底部之前，需采用填充物对防振沟进行填充处理，所述填充物包括胶木和泡沫；所述接地导线的连接需穿过防振沟内的填充物，然后直接连接到防振沟的外部地基；所述接地导线采用铜排形式，接地导线的接地电阻小于等于0.5欧姆。

9.根据权利要求7所述的独立基础的防振结构的施工方法，其特征在于：所述压电材料防振层为聚偏氟乙烯压电复合材料，在铺设所述压电材料防振层之前，向所述聚偏氟乙烯压电复合材料中添加导电炭黑作为导电填料，所述导电炭黑的含量高于其逾渗阈值。

10.根据权利要求7所述的独立基础的防振结构的施工方法，其特征在于：所述鹅卵石垫层的厚度为25-35mm，橡胶隔振垫层的厚度为15-25mm，防护钢板层的厚度为0.5-1.0mm。