CN104088943A - 一种导轨式隔震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导轨式隔震装置，该装置包括上板、中板、底板以及导轨；所述导轨包括相互正交的横向导轨以及纵向导轨；横向导轨固定于底板上，横向导轨上设置有可沿横向导轨滑动且具有抗拉拔功能的横向滑块；中板固定在所述横向滑块之上，中板上固定有纵向导轨，纵向导轨上设置有可沿纵向导轨滑动且具有抗拉拔功能的纵向滑块；上板固定在所述纵向滑块之上，用于承载物品；所述上板与中板之间以及中板与底板之间均水平设置有复位弹簧。本发明的装置不仅具有水平任意方向的隔震功能，还具有减震耗能作用，能够用于珍贵文物或精密设备的减震隔震。
Description
技术领域
本发明涉及减震（振）隔震（振）技术领域，尤其涉及一种导轨式隔震装置。
背景技术
具有重要文化、历史和艺术价值的文物，或某些紧密设备在保存或保管过程中对防震具有较高要求，然而，在一般情况下，此类物品以浮放形式为主，很容易受到地震破坏。
汶川地震中，四川全省至少有 68 处全国重点文物保护单位和 142 处省级文件保护单位遭受损失。 世界文化遗产都江堰二王庙建筑群和全国重点文物保护单位云岩寺文物建筑大面积坍塌，未倒塌的也全部成为危房；馆藏文物损失1645件，其中珍贵文物148件。北川县文管所馆藏文物全部被毁。
就我国馆藏浮放文物的现状而言，传统的支、粘、卡、绑等方法是主要防震技术手段。它们虽然在一定程度上可提高文物的抗震性能，但也存在破坏文物，加固效果差，影响外观等问题。随着振动控制技术在博物馆文物保护领域的研究不断取得进展，面向馆藏浮放文物隔震装置得以开发及逐步应用。日本、美国等国家已开发出不同类型的文物隔震装置，并大量应用于博物馆内。它们被安装在文物底部，通过机械运动原理产生隔震作用，具有防震效果好、不影响文物外观等诸多优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种可用于文物或精密设备保护的既能隔离地震水平作用力、竖向作用力，还具有耗能作用，能够保持其上物品免遭损坏的隔震装置。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种导轨式隔震装置，包括上板、中板、底板以及导轨；所述导轨包括相互正交的横向导轨以及纵向导轨；横向导轨固定于底板上，横向导轨上设置有可沿横向导轨滑动且具有抗拉拔功能的横向滑块；中板固定在所述横向滑块之上，中板上固定有纵向导轨，纵向导轨上设置有可沿纵向导轨滑动且具有抗拉拔功能的纵向滑块；上板固定在所述纵向滑块之上，用于承载物品；所述上板与中板之间以及中板与底板之间均水平设置有复位弹簧。
所述导轨式隔震装置还可以包括竖向弹性隔震元件，所述竖向弹性隔震元件可以设置在底板之下，也可以设置在中板与底板之间，还可以设置在上板与中板之间；通过设置竖向弹性隔震元件，以使该装置具有三维隔震的性能。
所述导轨式隔震装置还可以包括耗能元件，所述耗能元件能够将上板与中板之间和/或中板与底板之间相对移动产生的动能耗散并转化为热能。
所述导轨式隔震装置还可以包括定力开启装置，当震动作用小于预定力时，滑块不会相对轨道发生滑动，当震动作用大于预定力时，滑块相对轨道发生滑动。
所述导轨式隔震装置还可以包括限位缓冲元件，所述限位缓冲元件安装于装置的极限位移附近；所述限位缓冲元件安装于滑块相对于对应轨道滑动的极限位移附近。
优选的，所述耗能元件为分别固定于相对移动的两板上的磁铁和导电板，通过磁铁和导电板切割磁感应线产生涡流来实现耗能；所述相对移动的两板为上板与中板或中板与底板；所述导电板为导电铜板或导电铝板。
优选的，所述耗能元件为设置在上板、中板以及底板之间的摩擦副，通过摩擦副的摩擦力来实现耗能，摩擦力的大小可以通过调节摩擦副的相对压力或更换摩擦材料来实现调节。
优选的，所述定力开启装置为剪力销；所述剪力销设置在上板与底板之间，或者在上板与中板之间以及中板与底板之间分别设置；所述剪力销为两端粗中间细的圆柱形构造；所述剪力销采用脆性材料制作。更为优选的，剪力销发生断裂后，两端粗圆柱间仍有柔性细丝线连接，柔性细丝线的长度满足上板与底板相对变形要求；或者，剪力销采用可被磁铁吸附的铁脆性材料，断裂后，可通过磁铁吸附的方式更换。
优选的，同一方向上的导轨设置为1～2根，每根导轨上设1～2个滑块。
优选的，同一方向上的复位弹簧设置成2个或4个，且为对称布置。
优选的，所述复位弹簧为线性弹簧或非线性弹簧；所述复位弹簧处于平衡位置时可以为拉升状态或压缩状态。
优选的，所述竖向弹性隔震元件为弹簧、弹性橡胶或极型相异的磁铁。
该装置可以作为设备或柜体的一部分，与柜体或设备一起组成一个带有减震隔震功能的产品，也可以安装在地板上，形成隔震地板。当遭遇地震时，本发明的隔震装置通过纵向和横向两个方向的直线运动大大减低其所承载的物品的晃动程度，使隔震装置上的物品不被地震震倒或震裂而损坏。
本发明的有益效果：（1）该隔震装置可将水平方向上任意方向的相对移动分解为纵、横两个方向上的直线运动，通过复位弹簧可将两个方向上的相对移动复位；（2）该隔震装置除了具有水平任意方向的隔震功能外，还具有减震耗能作用，与其他隔震装置相比还具有抗拉拔作用，可以有效的防止固定在上板上的承载物在极限荷载下倾倒而损坏；（3）在上板与下板之间设置剪力销，剪力销承受的水平剪力大于设定承载力时，剪力销发生脆性断裂。
附图说明
图1是本发明导轨式隔震装置实施例一的正视示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1的剖面图。
图4是本发明导轨式隔震装置实施例二的正视示意图。
图中，1、上板；2、纵向滑块；3、纵向导轨；4、中板；5、底板；6、复位弹簧；7、横向滑块；8、横向导轨；9、剪力销；10、竖向隔震弹簧；11、基础板；12、导电铜板；13、永磁铁；14、竖向导向杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。
实施例一：
如图1-3所示，一种导轨式隔震装置，包括上板1、中板4、底板5以及导轨；所述导轨包括相互正交的横向导轨8以及纵向导轨3；横向导轨8固定于底板5上，横向导轨8上设置有可沿横向导轨8滑动且具有抗拉拔功能的横向滑块7；中板4固定在所述横向滑块7之上，中板4上固定有纵向导轨3，纵向导轨3上设置有可沿纵向导轨3滑动且具有抗拉拔功能的纵向滑块2；上板1固定在所述纵向滑块2之上，用于承载物品；所述上板1与中板4之间以及中板4与底板5之间均水平设置有复位弹簧6。
在上板1与中板4之间以及中板4与底板5之间分别设置剪力销9；所述剪力销9设置在上板1与底板5之间；所述剪力销9为两端粗中间细的圆柱形构造；所述剪力销9采用脆性材料制作；当剪力销9承受的水平剪力大于设定承载力时，剪力销9在较细的中间部位发生脆性断裂。
下面简述本发明导轨式隔震装置的工作过程：当被保护的物品所在的地区发生地震时，底板随地面或楼层板面一起产生水平方向上的晃动，该水平方向上的移动通过横向导轨滑块机构和纵向导轨滑块机构的相对滑动使上板相对地震的运动大大降低，将地震震动对上板上所承载的被保护物品的震动影响大大降低。同时通过两个方向上的复位弹簧的左右及时复位。其中复位弹簧与被复位结构和物品的质量所组成的弹簧质量系统的固有频率避开了地震的主要作用频率范围，一般固有频率设在的0.1-0.5Hz范围内。
实施例二：
本实施例的导轨式隔震装置除了具有跟实施例一同样设置的各构件之外，还设置有竖向弹性隔震元件以及耗能元件。如图4所示，在底板5之下设置有竖向隔震弹簧10、竖向导向杆14和基础板11；在中板底设置有导电铜板12，在底板5顶对应位置设置有永磁铁13。
下面简述本发明导轨式隔震装置的工作过程：当被保护的物品所在的地区发生地震时，基础板随地面、楼层板面一起产生水平方向上和竖直方向上的震动，该水平方向上的移动通过横向导轨滑块机构和纵向导轨滑块机构的相对滑动隔离，竖直方向上的移动通过竖直导向杆和竖向弹簧的上下移动隔离，从而使上板相对地震的运动大大降低，将地震震动对上板上所承载的被保护物品的震动影响大大降低。同时通过各个方向上的复位弹簧的左右及时复位。其中复位弹簧与被复位结构和物品的质量所组成的弹簧质量系统的固有频率避开了地震的主要作用频率范围，一般固有频率设在的0.1-0.5Hz范围内。板面之间的相对移动带动永磁铁和导电铜板之间的相对运动，从而会在铜板上产生抑制相对移动的电涡流，并消耗能量，形成较大的电磁阻尼。通过调节铜板的厚度和永磁体与铜板之间的距离调节阻尼力的大小。
Claims (10)
1.一种导轨式隔震装置，包括上板（1）、中板（4）、底板（5）以及导轨；所述导轨包括相互正交的横向导轨（8）以及纵向导轨（3）；横向导轨（8）固定于底板（5）上，横向导轨（8）上设置有可沿横向导轨（8）滑动且具有抗拉拔功能的横向滑块（7）；中板（4）固定在所述横向滑块（7）之上，中板（4）上固定有纵向导轨（3），纵向导轨（3）上设置有可沿纵向导轨（3）滑动且具有抗拉拔功能的纵向滑块（2）；上板（1）固定在所述纵向滑块（2）之上，用于承载物品；其特征在于：所述上板（1）与中板（4）之间以及中板（4）与底板（5）之间均水平设置有复位弹簧（6）。
2.根据权利要求1所述的导轨式隔震装置，其特征在于：还包括竖向弹性隔震元件，所述竖向弹性隔震元件可以设置在底板（5）之下，也可以设置在中板（4）与底板（5）之间，还可以设置在上板（1）与中板（4）之间。
3.根据权利要求1或2所述的导轨式隔震装置，其特征在于：还包括耗能元件，所述耗能元件能够将上板（1）与中板（4）之间和/或中板（4）与底板（5）之间相对移动产生的动能耗散。
4.根据权利要求3所述的导轨式隔震装置，其特征在于：所述耗能元件为分别固定于相对移动的两板上的磁铁和导电板，通过磁铁和导电板切割磁感应线产生涡流来实现耗能；所述相对移动的两板为上板（1）与中板（4）或中板（4）与底板（5）；所述导电板为导电铜板或导电铝板。
5.根据权利要求3所述的导轨式隔震装置，其特征在于：所述耗能元件为设置在上板（1）、中板（4）以及底板（5）之间的摩擦副，通过摩擦副的摩擦力来实现耗能，摩擦力的大小可以通过调节摩擦副的相对压力或更换摩擦材料来实现调节。
6.根据权利要求1或2所述的导轨式隔震装置，其特征在于：还包括定力开启装置，当震动作用小于预定力时，滑块不会相对轨道发生滑动，当震动作用大于预定力时，滑块相对轨道发生滑动。
7.根据权利要求6所述的导轨式隔震装置，其特征在于：所述定力开启装置为剪力销（9）；所述剪力销（9）设置在上板（1）与底板（5）之间，或者在上板（1）与中板（4）之间以及中板（4）与底板（5）之间分别设置；所述剪力销（9）为两端粗中间细的圆柱形构造；所述剪力销（9）采用脆性材料制作。
8.根据权利要求1或2所述的导轨式隔震装置，其特征在于：还包括限位缓冲元件，所述限位缓冲元件安装于装置的极限位移附近。
9.根据权利要求1或2所述的导轨式隔震装置，其特征在于：同一方向上的导轨设置为1～2根，每根导轨上设1～2个滑块。
10.根据权利要求1或2所述的导轨式隔震装置，其特征在于：同一方向上的复位弹簧设置成2个或4个，且为对称布置。
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