CN106192737B - 滚动型盆式橡胶支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚动型盆式橡胶支座，包括设有盆状槽的下支座板、装设于盆状槽内的承压橡胶板和叠置于承压橡胶板上并部分地露出盆状槽的中间衬板，以及通过摩擦结构装设在中间衬板上的上支座板，所述摩擦结构构造为：在上支座板上与中间衬板相对的表面布设有纵横阵列的上滚道；中间衬板与上支座板对位的表面具有与上滚道相同阵列的下滚道；在对位的上下滚道间布设有滚珠。依据本发明能够使盆式橡胶支座的移动能力增加，改善摩擦环境。

Description

滚动型盆式橡胶支座

技术领域

本发明涉及涉及一种桥梁支座，具体是盆式橡胶支座。

背景技术

桥梁支座有多种类型，例如球型支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座等，桥梁支座的作用主要有两点，其一是将桥梁载荷（动载和静载）有效传递到桥墩，其二则是用以克服梁体因受制动力、环境温度、混凝土收缩或徐变以及载荷作用等引起的位移产生的梁体偏压。例如在桥体横向，如果因环境温度发生变化，导致梁体边长，而墩柱之间的间距不变，若梁体与墩柱之间是刚性的连接，则刚性连接的部分有可能会被剪断或者梁体对连接部分产生很大的剪切力。桥梁支座则使梁体尽可能正压在墩柱上。

因桥梁与墩柱之间的连接结构不仅需要面对水平方向的位移，还会因竖向压缩变形或者不同部分变形幅度不一致而产生转角变形，由此产生了既满足适应移动变形又适应转动变形的滚动球型支座。

桥梁支座需要承载巨大的载荷，因此，提供适应变形的桥梁支座中的移动接合面（适应直线位移或角位移）是否处于良好的工作状态非常重要，即移动接合面的摩擦系数应比较小。由于桥梁支座应用于重载场合，受此影响，桥梁支座普遍采用面接触的摩擦面配合，盆式橡胶支座也不例外。为了保证桥梁支座实现正常的工作状态，目前常采用的措施是保证摩擦面的表面清洁，例如移动型支座中的滑板支座的四氟板表面和与之摩擦的不锈钢表面清洁。并在摩擦接合面施以润滑剂，例如5201-2硅脂润滑油。然而，即便如此，摩擦接合面的摩擦系数仍然非常大，对变形的响应能力比较差。

盆式橡胶支座是国外50年代末开发的一种新型桥梁支座。它是用设置在钢盆中的承压橡胶板承压和转动，用平面聚四氟乙烯板和平面不锈钢板之间的平面滑动来适应桥梁的位移要求。随着桥梁技术的发展，发现现有盆式橡胶支座的使用寿命不足以满足桥梁使用寿命要求，在于盆式橡胶支座聚四氟乙烯板的摩擦磨损比较严重，摩擦系数随之增大，不能满足对桥梁支座的寿命要求，因此对现有的桥梁支座的性能提出了更高的要求，需要一种摩擦系数更小，而且平面滑动部件比平面聚四氟乙烯板更耐磨的新型盆式橡胶支座

典型地，如中国专利文献CN104343081A公开了一种盆式橡胶支座，其基本结构包括具有盆式结构的上支座板，设置于盆式结构内的承压橡胶板，以及设置在承压橡胶板上的上支座板，上支座板与承压橡胶板之间为滑动摩擦，在重载场合下，使用滑动摩擦，能够提供比较大的支撑面，但摩擦系数也会比较大。

中国专利文献CN105178176A公开了一种盆式滑动摩擦-滚轴滚动摩擦组合隔震支座，其充分公开了盆式橡胶支座的基本结构，在此不再赘述其基本结构特点。其说明书第5段指出滚动摩擦支座的优点，并且在第6段指出了滚动摩擦支座的存在的缺点，并且其附图2以及第9段、第16-17段以及第37-38段，提出了一种滚轴结构的盆式橡胶支座，其结构特别之处在于盆式支座芯子的最下层芯子是一个V型块，滚轴与V型块配合，形成中心定位，隔震支座在滚轴滚动方向具有较小的摩擦力。然而，由于滚轴只有一个，且其对摩擦力减小的方向是确定的，即垂直于滚轴轴线的水平方向，并且由于只存在一个滚轴，滑动板起到辅助支撑作用，在滑动过程中，位于滑动方向前侧的挡块会受到比较复杂并且比较大的剪切力（平行于下支座板上表面的摩擦力，滑动板因前推会产生以棱边触板的情形，会产生翻转力矩），容易产生失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚动型盆式橡胶支座，能够使盆式橡胶支座的移动能力增加，改善摩擦环境。

本发明采用以下技术方案：

一种滚动型盆式橡胶支座，包括设有盆状槽的下支座板、装设于盆状槽内的承压橡胶板和叠置于承压橡胶板上并部分地露出盆状槽的中间衬板，以及通过摩擦结构装设在中间衬板上的上支座板，所述摩擦结构构造为：

在上支座板上与中间衬板相对的表面布设有纵横阵列的上滚道；

中间衬板与上支座板对位的表面具有与上滚道相同阵列的下滚道；

在对位的上下滚道间布设有滚珠。

上述滚动型盆式橡胶支座，可选地，所述上滚道分布在一个圆形区域内。

可选地，纵横阵列在圆形区域内为轴对称结构，且在纵横的一个方向的排列区间长度小于另一个方向上的最大长度。

可选地，纵横的一个方向为主滑移方向，以所述圆形区域的圆心为中心，滚道的长度在主滑移方向上比位于该滚道上的最外围滚珠所在位置对应的半径大15mm；

相应地，在与主滑移方向垂直的方向，滚道比位于该滚道上的最外围滚珠所在位置对应的半径大10mm。

可选地，在主滑移方向上，滚珠的间距为15.5mm；在与主滑移方向垂直的方向上，滚珠间距为18.5mm。

可选地，滚珠的直径为8mm或11mm。

可选地，滚道的深度为2mm或3mm。

可选地，在纵横阵列的外围设有橡胶密封圈。

可选地，在上支座板的边沿设有下垂至下支座板底边所处高度的防尘围板。

可选地，所述承压橡胶板的上端周缘设有钢紧箍圈。

基于本发明，一方面通过构造阵列的滚道及为滚道所约束的滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，另一方面，基于阵列的滚道，集合较多的滚珠，具备比较高的荷载能力，从而满足桥梁支座对重载荷的要求。

附图说明

图1为依据本发明的滚动型盆式橡胶支座主视半剖结构示意图。

图2为上支座板上的滚道分布结构示意图。

图3为中间钢衬板上的滚道分布结构示意图。

图中：1.上支座板，2.橡胶密封圈，3.滚珠，4.中间衬板，5.锚固螺栓，6.承压橡胶板，7.下支座板，8.钢紧箍圈，9.防尘围板，10.横滚道槽，11.分道凸起，12.纵滚道槽。

具体实施方式

参照说明书附图1所示的一种滚动型盆式橡胶支座，其基本结构包括上支座板1和下支座板7，其中下支座板7设有一个盆状槽，盆状槽的设置即为盆式橡胶支座的名称来源。

盆状槽用来容置盆式橡胶支座的缓冲部分和与上支座板1构造摩擦结构的部分。

具体地，在盆状槽内容置有承压橡胶板6，形成缓冲部分，而对于构造摩擦结构的部分则是图中所示的中间衬板4。中间衬板4一般是钢板，即形成钢衬板，中间衬板4的下部装设于所述盆状槽，被约束了5个自由度，下表面抵压在承压橡胶板6上，或者说两者是层叠的结构。

中间衬板4的上部露出于盆状槽，上端形成有凸缘，一方面提供摩擦结构的载置部，另一方面，凸缘构成下移动的止点约束结构。

此外，在中间衬板4上下移动的行程范围内的部分周向设有耐磨圈。

上支座板1通过摩擦结构装设在中间衬板4，通常，摩擦结构如背景技术部分引用的现有技术可知，目前所使用的摩擦结构普遍是滑动摩擦结构，结构简单，成本低，承载能力强，但摩擦系数较大，在梁体发生较小的变形时，支撑梁体的桥梁支座即便是具备滑移结构，也会因为梁变形所产生的力小于桥梁支座滑移所需要的最大静摩擦力，导致墩柱受到比较大的剪切力矩。

于图1-图3所示的结构中，所述摩擦结构构造为：

在上支座板1上（图2为上支座板1的仰视图）与中间衬板4相对的表面布设有纵横阵列的上滚道，基于纵横滚道，因加工上的工艺结构，形成分道凸起12。

加以对应地，中间衬板4与上支座板1对位的表面具有与上滚道相同阵列的下滚道，如图3所示，图3为中间衬板4的俯视图。

如图1所示，图中可见，在对位的上下滚道间布设有滚珠3。

关于滚珠3普遍采用钢球，显而易见的是，钢球是一种最常见的滚珠，但机械领域的可以选用的滚珠较多，例如合金钢球、硬度比较高的玻璃体滚珠，或者其他类型的合金滚珠。

基于滚道的阵列，滚珠3被排布在图2和3所示的滚道槽中，数量相对比较多的滚珠3能够满足重载条件下的荷载能力。同时，变滑动摩擦为滚动摩擦，从而能够有效的降低摩擦系数。

此外，在滚道中还可以加入润滑剂。润滑剂又称润滑介质，一方面可以进一步的降低摩擦系数，另一方面，润滑介质普大多是油脂类物质，能够在例如钢球类滚珠上形成油膜，具有防腐蚀作用。

对于其他类别的润滑剂，例如石墨，即便是防腐蚀作用有限，但其为固体颗粒状的润滑剂，化学稳定性好，一定程度上可以免维护。

因此，在一些实施例需要为需要润滑的界面设置加注润滑介质的油口，有些则属于免维护的结构，即不必设置加注油口，预先封入一定量的润滑剂。

对于预先封入一定量的润滑剂的结构，其对密封性要求低一些，某些结构体完全靠迷宫密封或者密封截至密封，对于需要加注的应用中，对密封要求高一些，尤其是，对于需要加注的应用，润滑剂流动性更强，需要相对更高的密封级别。

在图1所示的结构中，采用橡胶密封圈2进行润滑界面的密封，显然，需要被密封的部分是滚道的外围。

图中，为了实现可靠的密封，在中间衬板4上开有用于固定橡胶密封圈2的凹槽。上支座板1由于需要产生滑移，不设置定位或者固定橡胶密封圈2的凹槽。

通过上支座板1与中间衬板4的挤压形成密封界面，由于承载为所述滚珠3所负担，橡胶密封圈2的挤压变形量是可控的。

对于进一步的密封，可见于说明书附图1，图中可见，上支座板1普遍比下支座板大，或者在特定的方向上比下支座板大，例如选定的横向或者纵向，在较大的方向上，采用防尘围板9进行初级的遮挡，图中，防尘围板9的上端固定在上支座板1的边缘，然后下垂，从侧面挡住灰尘，避免灰尘直接冲击橡胶密封圈2所约束的密封界面，类同于迷宫密封，从而有效的保护防尘围板9内的部件。

如图2和3所示，所述上滚道分布在一个圆形区域内，那么，与上滚道对应的下滚道也应当位于一个圆形的区域内。

滚道被约束在一个圆形区域内，更有利于提供转动所需要的滚动摩擦。

在圆形区域内，如图2和3所示，并非进行纵向和横向全范围内的阵列，而是在一定的范围内阵列，用于减少滚珠3脱出的概率。

具体地，圆形既属于中心对称结构，也属于轴对称结构，不过对于纵横阵列，则属于轴对称结构，当纵横阵列在圆形区域内为轴对称结构时，纵横阵列的中心与圆形区域的中心重合。

进而，在圆形区域内，在纵横的一个方向的排列区间长度小于另一个方向上的最大长度，排列区间是例如图2中的位于最上面的横向滚道与位于最下面的横向滚道所约束的区间。当该区间的长度小于纵向的最长滚道的长度时就会出现如图2和3中所示的结构，部分滚道的两端不再是分道凸起12所约束，而直接构造为例如图中所示的横滚道槽11和纵滚道槽13。

基于图2和图3中所示的滚刀槽与分道凸起12约束的结构，滚珠3能够相对可靠地约束在滚道内，而不容易脱出。

进一步地，纵横的一个方向为主滑移方向，以所述圆形区域的圆心为中心，滚道的长度在主滑移方向上比位于该滚道上的最外围滚珠3所在位置对应的半径大15mm；

相应地，在与主滑移方向垂直的方向，滚道比位于该滚道上的最外围滚珠3所在位置对应的半径大10mm。基于此，在相对较小的范围内可以装设较多的滚珠3，并能够有效的约束滚珠3，形成稳定可靠的支撑结构。

优选地，在主滑移方向上，需要比较大的荷载，滚珠3的间距为15.5mm，滚珠3的间距也与滚珠的球径有关，整体上处于正相关，预留滚珠间的间距一方面减少滚珠间可能的干涉，另一方面也有利于润滑剂的填入。

对应地，在与主滑移方向垂直的方向上，滚珠3间距为18.5mm。

优选地，滚珠3的直径为8mm或11mm，滚珠3的球径选择与荷载能力有关，并且滚珠3的支撑并非是点接触支撑，而是基于变形条件下的面支撑，换言之，滚珠3会产生变形，该种变形不能使塑性变形，而只能是弹性变形，因此，在满足荷载能力的条件下，滚珠3不易损坏。

此外，滚珠3所支撑其的空间不宜过大，否则密封困难，且稳定性也变差，因此，需要控制滚珠3的直径。

优选地，滚道的深度为2mm或3mm，适配所述滚珠3的直径，能够在提供有效支撑的条件下，使上支座板1的下表面与中间衬板4的下表面间留有合适的间隙。

进一步地，所述承压橡胶板6的上端周缘设有钢紧箍圈8，使承压橡胶板6的变形处于可控状态。

Claims (7)

1.一种滚动型盆式橡胶支座，包括设有盆状槽的下支座板（7）、装设于盆状槽内的承压橡胶板（6）和叠置于承压橡胶板（6）上并部分地露出盆状槽的中间衬板（4），以及通过摩擦结构装设在中间衬板（4）上的上支座板（1），其特征在于，所述摩擦结构构造为：

在上支座板（1）上与中间衬板（4）相对的表面布设有纵横阵列的上滚道；

中间衬板（4）与上支座板（1）对位的表面具有与上滚道相同阵列的下滚道；

在对位的上下滚道间布设有滚珠（3）；

所述上滚道分布在一个圆形区域内；

纵横阵列在圆形区域内为轴对称结构，且在纵横的一个方向的排列区间长度小于另一个方向上的最大长度；

纵横的一个方向为主滑移方向，以所述圆形区域的圆心为中心，滚道的长度在主滑移方向上比位于该滚道上的最外围滚珠（3）所在位置对应的半径大15mm；

相应地，在与主滑移方向垂直的方向，滚道比位于该滚道上的最外围滚珠（3）所在位置对应的半径大10mm；

上滚道和下滚道均由纵横阵列的分道凸起所确定。

2.根据权利要求1所述的滚动型盆式橡胶支座，其特征在于，在主滑移方向上，滚珠（3）的间距为15.5mm；在与主滑移方向垂直的方向上，滚珠（3）间距为18.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的滚动型盆式橡胶支座，其特征在于，滚珠（3）的直径为8mm或11mm。

4.根据权利要求3所述的滚动型盆式橡胶支座，其特征在于，滚道的深度为2mm或3mm。

5.根据权利要求1所述的滚动型盆式橡胶支座，其特征在于，在纵横阵列的外围设有橡胶密封圈（2）。

6.根据权利要求1或5所述的滚动型盆式橡胶支座，其特征在于，在上支座板（1）的边沿设有下垂至下支座板（7）底边所处高度的防尘围板（9）。

7.根据权利要求1所述的滚动型盆式橡胶支座，其特征在于，所述承压橡胶板（6）的上端周缘设有钢紧箍圈（8）。