CN105387308B - 一种多层滑动式隔震台座及其隔震方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层滑动式隔震台座及其隔震方法，所述隔震台座包括底座，所述底座上设有能够在底座上横向和竖向滑动与回位的下端钢板，所述下端钢板上设有能够在下端钢板上横向滑动和回位的中间钢板，所述中间钢板上设有能够在中间钢板上竖向滑动和回位的托物钢板；采用多层结构设计，能最大限度的减小来自地面的水平震动；主要是板状结构，更加轻便，重心较低，更加稳定，能自动回位；上下钢板间的滑动通过钢球滚动实现，使感知震动更加敏感；装置内部采用特制的合金属球可以减少摩擦增加其减震效果；能够为展品提供隔震保护，降低展品在外力作用下发生摔坏可能性。
Description
技术领域
本发明涉及震动工程技术领域，具体涉及震动工程中的减震、隔震技术，尤其涉及一种多层滑动式隔震台座及其隔震方法。
背景技术
现代博物馆或者大型展会上多有较大型雕塑或瓷器等易碎文物展出，对于较大型展品，由于展品本身占据空间大，难以获得像小型展品一样的保护。参观者在参观展品时，若磕碰到展品底座，展品有可能意外摔碎；或者当发生轻微地震或者其它外力因素时，展品的底座受到外力情况下，展品易摔碎或损坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供能够为展品提供隔震保护，降低展品在外力作用下发生摔坏可能性的多层滑动式隔震台座及其隔震方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
该种多层滑动式隔震台座，包括底座，所述底座上设有能够在底座上横向和竖向滑动与回位的下端钢板，所述下端钢板上设有能够在下端钢板上横向滑动和回位的中间钢板，所述中间钢板上设有能够在中间钢板上竖向滑动和回位的托物钢板。
所述底座内设有和所述下端钢板底端所设滑盘配合的底座滑槽，所述底座顶端设有和所述下端钢板上所设下端凸台适配的底座凹面，所述下端凸台和所述滑盘通过支撑柱连接；所述下端凸台和所述底座凹面间设有环形钢球保持架，所述环形钢球保持架上设有两侧分别和下端凸台及底座凹面滚动接触的钢球。
所述滑盘为圆盘；所述底座凹面为锥形面；所述下端凸台中部和所述支撑柱连接。
所述环形钢球保持架上端端面为和所述下端凸台适配的锥形凹面，所述环形钢球保持架下端端面为和所述底座凹面适配的凸起面。
所述环形钢球保持架上设有安装钢球的安装孔，两个以上钢球为一组，钢球组均匀分布在环形钢球保持架上。
所述下端钢板顶端中部设有和所述中间钢板底端中部所设第一滑板配合的第一滑槽，所述下端钢板顶端两侧为第一凹形弧面，所述中间钢板底端两侧为和所述第一凹形弧面适配的第一凸起弧面，所述第一凹形弧面和第一凸起弧面之间设有横向球支撑夹板，所述横向球支撑夹板上设有两侧分别和所述第一凹形弧面和第一凸起弧面滚动接触的钢球。
所述横向球支撑夹板上端端面为和所述第一凸起弧面适配的横向球支撑夹板凹形弧面，所述横向球支撑夹板下端端面为和第一凹形弧面适配的横向球支撑夹板凸起弧面。
所述中间钢板顶端中部设有和所述托物钢板底端中部所设第二滑板配合的第二滑槽，所述中间钢板顶端两侧为第二凹形弧面，所述托物钢板底端两侧为和所述第二凹形弧面适配的第二凸起弧面，所述第二凹形弧面和第二凸起弧面之间设有竖向球支撑夹板，所述竖向球支撑夹板上设有两侧分别和所述第二凹形弧面和第二凸起弧面滚动接触的钢球。
所述竖向球支撑夹板上端端面为和所述第二凸起弧面适配的竖向球支撑夹板凹形弧面；所述竖向球支撑夹板下端端面为和所述第二凹形弧面适配的竖向球支撑夹板凸起弧面。
该种多层滑动式隔震台座的隔震方法，具体为：底座与地面或地板固联，将物品放置在托物钢板上；
当震动来自水平横向，且震动加速度不大时，下端钢板以下部分随地面或地板摇摆，中间钢板及以上部分在惯性作用下，基本保持不动，中间钢板与下端钢板之间存在水平横向的相互运动；震动结束后，下端钢板和中间钢板之间产生相对滑动，中间钢板自动回位到初始位置；
当震动来自水平竖向，且震动加速度不大时，中间钢板以下部分随地面或地板摇摆，托物钢板及物品在惯性作用下，基本保持不动；托物钢板与中间钢板之间存在水平竖向的相互运动；震动结束后，中间钢板和托物钢板之间产生相对滑动，托物钢板自动回位到初始位置；
当震动来自水平横向和竖向外的其他方向，且震动加速度不大，则中间钢板以下部分随地面或地板摇摆，托物钢板及物品在惯性作用下，基本保持不动；托物钢板与中间钢板之间存在水平竖向的相互运动，且中间钢板与下端钢板之间也存在水平横向的相互运动；震动结束后，下端钢板和中间钢板之间产生相对滑动，中间钢板自动回位到初始位置；中间钢板和托物钢板产生相对滑动，托物钢板自动回位到初始位置；
当震动加速度较大，除托物钢板与中间钢板之间存在水平竖向的相互运动，中间钢板与底座之间存在水平横向的相互运动，下端钢板与底座之间也存在运动，在惯性作用下，能使托物钢板及物品保持基本不动；当地面震动结束后，底座和下端钢板产生滑动，下端钢板自动回位至初始位置。
本发明的优点在于：该种多层滑动式隔震台座及其隔震方法，能够为展品提供隔震保护，降低展品在外力作用下发生摔坏可能性；采用多层结构设计，能最大限度的减小来自地面的水平震动；主要是板状结构，更加轻便，重心较低，更加稳定；能自动回位，避免了被推动或震动后人工复位；上下钢板间的滑动通过钢球滚动实现，使感知震动更加敏感；装置内部采用特制的合金属球可以减少摩擦增加其减震效果，由于采用大量小球支撑展品，不会因为其中一个小球的损坏而破坏其减震效果。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明多层滑动式隔震台座的整体结构图。
图2为本发明多层滑动式隔震台座的爆炸图。
图3为本发明多层滑动式隔震台座的托物钢板的结构图。
图4为本发明多层滑动式隔震台座的中间钢板的结构图。
图5为本发明多层滑动式隔震台座的下端钢板的结构图。
图6为本发明多层滑动式隔震台座的底座的结构图。
图7本发明多层滑动式隔震台座工作状态图。
图8本发明多层滑动式隔震台座的工作示意图。
上述图中的标记均为：
1、托物钢板，1-1、第二滑板，1-2、第二凸起弧面，1-3、托物面，2、中间钢板，2-1、第一滑板，2-2、第二凹形弧面，2-3、第二滑槽，2-4、第一凸起弧面，3、下端钢板，3-1、滑盘，3-2、下端凸台，3-3、第一凹形弧面，3-4、第一滑槽，3-5、支撑柱，4、环形钢球保持架，5、环形钢球组，6、底座，6-1、底座凹面，6-2、底座滑槽，7、竖向钢球组，8、竖向球支撑夹板，9、横向球支撑夹板，10、横向钢球组。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1、图7和图8所示，该种多层滑动式隔震台座，包括底座6，底座6上设有能够在底座6上沿水平横向和竖向滑动与回位的下端钢板3，下端钢板3上设有能够在下端钢板3上沿水平横向滑动和回位的中间钢板2，中间钢板2上设有能够在中间钢板2上沿水平竖向滑动和回位的托物钢板1；物品放置在托物钢板1上，震动发生时，根据震动的方向不同，下端钢板3、中间钢板2及托物钢板1发生相对运动，给物品提供保护作用，防止物体跌落或倾倒损坏。震后，隔震台座能自动回位，无需人工推正。
如图2-图6所示，底座6内设有和下端钢板3底端所设滑盘3-1配合的底座滑槽6-2，底座6顶端设有和下端钢板3上所设下端凸台3-2适配的底座凹面6-1，下端凸台3-2和滑盘3-1通过支撑柱3-5连接；下端凸台3-2和底座凹面6-1间设有环形钢球保持架4，环形钢球保持架4上设有两侧分别和下端凸台3-2及底座凹面6-1滚动接触的一组钢球。底座6和环形钢球保持架4之间不连接，圆形排列的钢球镶在环形钢球保持架4上，形成环形钢球组5。环形钢球保持架4及镶在其上的环形钢球组5置于底座6和下端钢板3之间，钢球分别与下端钢板3上的下端凸台3-2凸起面和底座6上的底座凹面6-1保持滚动接触，下端钢板3上的滑盘3-1置于底座6的底座滑槽6-2中，这样可保证下端钢板3在底座6的水平横向和竖向上(XY面内)自由滑动。
滑盘3-1为圆盘，底座滑槽6-2为相对应的圆形槽；底座凹面6-1为锥形面，底座凹面6-1为漏斗状结构，底座凹面6-1和下端凸台3-2的结构，使下端钢板3在底座6上实现可靠的滑动后，能够快速可靠回位；下端凸台3-2中部和支撑柱3-5连接；支撑柱3-5起到支撑作用。
环形钢球保持架4上端端面为和下端凸台3-2适配的锥形凹面，环形钢球保持架4下端端面为和底座凹面6-1适配的凸起面；环形钢球保持架4能够可靠稳定的置于下端钢板3和底座6之间，环形钢球保持架4上镶嵌的环形钢球组5的钢球分别与下端凸台3-2凸起面和底座凹面6-1保持滚动接触，使下端钢板3能够在底座6上可靠的滑动和回位。
环形钢球保持架4上设有安装钢球的安装孔，两个以上钢球为一组，钢球组均匀分布在环形钢球保持架4上，形成环形钢球组5，钢球使环形钢球保持架4两端受力可靠，下端钢板3运动平稳。
下端钢板3顶端中部设有和中间钢板2底端中部所设第一滑板2-1配合的第一滑槽3-4，下端钢板3顶端两侧为第一凹形弧面3-3，中间钢板2底端两侧为和第一凹形弧面3-3适配的第一凸起弧面2-4，第一凹形弧面3-3和第一凸起弧面2-4之间设有横向球支撑夹板9，横向球支撑夹板9上设有两侧分别和所述第一凹形弧面3-3和第一凸起弧面2-4滚动接触的钢球。横向球支撑夹板9上设置的呈矩形排列的钢球组成横向钢球组10，横向球支撑夹板9置于下端钢板3和中间钢板2之间，横向球支撑夹板9上的钢球与下端钢板3和中间钢板2保持滚动接触。下端钢板3和中间钢板2在水平横向上(X方向)形成了滑道连接，中间钢板2能在下端钢板3上沿水平面横向(X方向)自由滑动。第一凹形弧面3-3和第一凸起弧面2-4的结构，使得中间钢板2在下端钢板3上沿水平面横向(X方向)滑动后，能够快速自动回位。
横向球支撑夹板9上端端面为和第一凸起弧面2-4适配的横向球支撑夹板9凹形弧面，横向球支撑夹板9下端端面为和第一凹形弧面3-3适配的横向球支撑夹板9凸起弧面。横向球支撑夹板9的结构，使横向球支撑夹板9可靠的置于下端钢板3和中间钢板2之间，横向球支撑夹板9上镶嵌的钢球与下端钢板3顶端的第一凹形弧面3-3及中间钢板2底端的第一凸起弧面2-4滚动接触，使中间钢板2能够在下端钢板3上可靠的滑动和回位。
中间钢板2顶端中部设有和托物钢板1底端中部所设第二滑板1-1配合的第二滑槽2-3，中间钢板2顶端两侧为第二凹形弧面2-2，托物钢板1底端两侧为和第二凹形弧面2-2适配的第二凸起弧面1-2，第二凹形弧面2-2和第二凸起弧面1-2之间设有竖向球支撑夹板8，竖向球支撑夹板8上设有两侧分别和第二凹形弧面2-2和第二凸起弧面1-2滚动接触的钢球。竖向球支撑夹板8上设有呈矩形排列的钢球组成竖向钢球组7，竖向球支撑夹板8置于中间钢板2和托物钢板1之间，竖向球支撑夹板8上的钢球与托物钢板1和中间钢板2保持滚动接触。托物钢板1和中间钢板2在水平竖向上(Y方向)形成了滑道连接，托物钢板1能在中间钢板2上沿水平面竖向(Y方向)自由滑动。第二凹形弧面2-2和第二凸起弧面1-2的结构，使得托物钢板1在中间钢板2上沿水平面竖向(Y方向)滑动后，能够快速自动回位。
竖向球支撑夹板8上端端面为和第二凸起弧面1-2适配的竖向球支撑夹板8凹形弧面；竖向球支撑夹板8下端端面为和第二凹形弧面2-2适配的竖向球支撑夹板8凸起弧面。竖向球支撑夹板8的结构，使竖向球支撑夹板8可靠的置于托物钢板1和中间钢板2之间，竖向球支撑夹板8上镶嵌的钢球与中间钢板2顶端的第二凹形弧面2-2及托物钢板1底端的第二凸起弧面1-2滚动接触，使托物钢板1能够在中间钢板2上可靠的滑动和回位。
第一滑板2-1、第二滑板1-1、第一滑槽3-4及第二滑槽2-3均为T型结构；第一滑板2-1和第一滑槽3-4配合，实现中间钢板2的可靠稳定的滑动和回位；第二滑板1-1和第二滑槽2-3配合，实现托物钢板1的可靠稳定的滑动和回位。
如图7～图8所示，该种多层滑动式隔震台座的隔震方法为：底座6与地面/地板固联，托物钢板1上放置展览文物，当发生地震或震动时，隔离地震或震动波，保持文物不倒，具体过程：
若地震波或震动波来自水平横向(X方向)，且震动加速度不大，则下端钢板3以下部分随地面或地板摇摆，中间钢板2及以上部分(包括文物)在惯性作用下，基本保持不动，此时中间钢板2与下端钢板3之间存在水平横向(X方向)的相互运动；震动结束后，下端钢板3的第一凹形弧面3-3和中间钢板2的第一凸起弧面2-4之间产生相对滑动，中间钢板2自动回位到初始位置；
若地震波来自或震动波来自水平竖向(Y方向)，且震动加速度不大，则中间钢板2以下部分随地面或地板摇摆，托物钢板1及文物在惯性作用下，基本保持不动，此时托物钢板1与中间钢板2之间存在水平竖向(Y方向)的相互运动；震动结束后，中间钢板2的第二凹形弧面2-2和托物钢板1的第一凸起弧面2-4之间产生相对滑动，托物钢板1自动回位到初始位置；
若地震波来自水平横向和竖向外(XY平面内)的其他方向，且震动加速度不大，则中间钢板2以下部分随地面或地板摇摆，托物钢板1及文物在惯性作用下，基本保持不动，此时托物钢板1与中间钢板2之间存在水平竖向(Y方向)的相互运动，且中间钢板2与下端钢板3之间也存在水平横向(X方向)的相互运动；震动结束后，下端钢板3的第一凹形弧面3-3和中间钢板2的第一凸起弧面2-4之间产生相对滑动，中间钢板2自动回位到初始位置；中间钢板2的第二凹形弧面2-2和托物钢板1的第一凸起弧面2-4之间产生相对滑动，托物钢板1自动回位到初始位置；
若地震震动加速度较大，除托物钢板1与中间钢板2之间存在水平竖向(Y方向)的相互运动，中间钢板2与底座6之间存在水平横向(X方向)的相互运动，下端钢板3与底座6之间也存在运动，即底座6和下端钢板3之间通过圆形滑道产生相对滑动，但在惯性作用下，仍能使托物钢板1及文物保持基本不动；当地面震动结束后，底座6的底座凹面6-1和和下端钢板3的下端凸台3-2产生滑动，下端钢板3自动回位至初始位置；
通过以上方法，来自地面的震动传递至托物钢板1的托物面1-3时，震动几乎完全消除，托物钢板1上的物品能够保持稳定，不会跌落损坏。
该种多层滑动式隔震台座，采用多层结构设计，能最大限度的减小来自地面的水平震动；主要是板状结构，更加轻便，重心较低，更加稳定；能自动回位，避免了被推动或震动后人工复位；上下钢板间的滑动通过钢球滚动实现，使感知震动更加敏感；装置内部采用特制的合金属球可以减少摩擦增加其减震效果，由于采用大量小球支撑展品，不会因为其中一个小球的损坏而破坏其减震效果，使减震稳定性最佳；具有可靠稳定的隔震效果，能够为展品提供可靠的保护，防止震动跌落损坏。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多层滑动式隔震台座，其特征在于：包括底座，所述底座上设有能够在底座上横向和竖向滑动与回位的下端钢板，所述下端钢板上设有能够在下端钢板上横向滑动和回位的中间钢板，所述中间钢板上设有能够在中间钢板上竖向滑动和回位的托物钢板；所述底座内设有和所述下端钢板底端所设滑盘配合的底座滑槽，所述底座顶端设有和所述下端钢板上所设下端凸台适配的底座凹面，所述下端凸台和所述滑盘通过支撑柱连接；所述下端凸台和所述底座凹面间设有环形钢球保持架，所述环形钢球保持架上设有两侧分别和下端凸台及底座凹面滚动接触的钢球。
2.如权利要求1所述的多层滑动式隔震台座，其特征在于：所述滑盘为圆盘；所述底座凹面为锥形面；所述下端凸台中部和所述支撑柱连接。
3.如权利要求1所述的多层滑动式隔震台座，其特征在于：所述环形钢球保持架上端端面为和所述下端凸台适配的锥形凹面，所述环形钢球保持架下端端面为和所述底座凹面适配的凸起面。
4.如权利要求3所述的多层滑动式隔震台座，其特征在于：所述环形钢球保持架上设有安装钢球的安装孔，两个以上钢球为一组，钢球组均匀分布在环形钢球保持架上。
5.如权利要求1-4任一项所述的多层滑动式隔震台座，其特征在于：所述下端钢板顶端中部设有和所述中间钢板底端中部所设第一滑板配合的第一滑槽，所述下端钢板顶端两侧为第一凹形弧面，所述中间钢板底端两侧为和所述第一凹形弧面适配的第一凸起弧面，所述第一凹形弧面和第一凸起弧面之间设有横向球支撑夹板，所述横向球支撑夹板上设有两侧分别和所述第一凹形弧面和第一凸起弧面滚动接触的钢球。
6.如权利要求5所述的多层滑动式隔震台座，其特征在于：所述横向球支撑夹板上端端面为和所述第一凸起弧面适配的横向球支撑夹板凹形弧面，所述横向球支撑夹板下端端面为和第一凹形弧面适配的横向球支撑夹板凸起弧面。
7.如权利要求5所述的多层滑动式隔震台座，其特征在于：所述中间钢板顶端中部设有和所述托物钢板底端中部所设第二滑板配合的第二滑槽，所述中间钢板顶端两侧为第二凹形弧面，所述托物钢板底端两侧为和所述第二凹形弧面的第二凸起弧面，所述第二凹形弧面和第二凸起弧面之间设有竖向球支撑夹板，所述竖向球支撑夹板上设有两侧分别和所述第二凹形弧面和第二凸起弧面滚动接触的钢球。
8.如权利要求7所述的多层滑动式隔震台座，其特征在于：所述竖向球支撑夹板上端端面为和所述第二凸起弧面适配的竖向球支撑夹板凹形弧面；所述竖向球支撑夹板下端端面为和所述第二凹形弧面适配的竖向球支撑夹板凸起弧面。
9.一种权利要求1-8任一项所述的多层滑动式隔震台座的隔震方法，其特征在于：具体为：底座与地面或地板固联，将物品放置在托物钢板上；
当震动来自水平横向，且震动加速度不大时，下端钢板以下部分随地面或地板摇摆，中间钢板及以上部分在惯性作用下，基本保持不动，中间钢板与下端钢板之间存在水平横向的相互运动；震动结束后，下端钢板和中间钢板之间产生相对滑动，中间钢板自动回位到初始位置；
当震动来自水平竖向，且震动加速度不大时，中间钢板以下部分随地面或地板摇摆，托物钢板及物品在惯性作用下，基本保持不动；托物钢板与中间钢板之间存在水平竖向的相互运动；震动结束后，中间钢板和托物钢板之间产生相对滑动，托物钢板自动回位到初始位置；
当震动来自水平横向和竖向外的其他方向，且震动加速度不大，则中间钢板以下部分随地面或地板摇摆，托物钢板及物品在惯性作用下，基本保持不动；托物钢板与中间钢板之间存在水平竖向的相互运动，且中间钢板与下端钢板之间也存在水平横向的相互运动；震动结束后，下端钢板和中间钢板之间产生相对滑动，中间钢板自动回位到初始位置；中间钢板和托物钢板产生相对滑动，托物钢板自动回位到初始位置；
当震动加速度较大，除托物钢板与中间钢板之间存在水平竖向的相互运动，中间钢板与底座之间存在水平横向的相互运动，下端钢板与底座之间也存在运动，在惯性作用下，能使托物钢板及物品保持基本不动；当地面震动结束后，底座和下端钢板产生滑动，下端钢板自动回位至初始位置。
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