CN107489093B - 一种减震缓冲机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种减震缓冲机构，其包括基座和安装在基座上的等宽凸轮机构、限位架、滚珠丝杠、两组消能器和消能器固定座，所述等宽凸轮机构包括四边框和安装在所述四边框内的凸轮，所述凸轮与所述滚珠丝杠的螺母连接，两组所述消能器分别安装在所述等宽凸轮机构的两侧的消能器固定座上，两组所述消能器远离所述消能器固定座的端部分别与所述四边框的两侧连接，所述限位架安装在所述等宽凸轮机构的外围，所述凸轮机构在所述限位架的限制下在两组所述消能器之间作直线往复运动，所述滚珠丝杠远离所述等宽凸轮机构的一端设有用于与建筑结构或桥梁结构连接的弹簧插销组件。一种减震缓冲机构造价低且具有良好的缓冲限位作用。

Description

一种减震缓冲机构
技术领域
本发明涉及建筑结构、桥梁结构抗震减震技术领域，具体属于一种建筑结构、桥梁结构的一种减震缓冲机构。
背景技术
地震是常见的自然灾害之一，强烈的地震会严重破坏建筑结构、桥梁结构，造成大量人员伤亡与经济损失。隔震技术作为一种经济、有效的减隔震技术，目前已被工程界广泛应用。当隔震结构遭遇极罕遇地震时，隔震支座水平位移很可能会超过极限设计值，进而造成重大破坏，严重威胁生命财产安全。因此，需要对隔震层采用必要的缓冲限位措施，将隔震层水平位移限制在安全范围内。在建筑结构、桥梁结构被动控制减震技术方面，隔震技术需要通过消能器限制隔震层的位移，消能减震技术需要通过消能器耗散地震能量。当采用位移相关型消能器如摩擦消能器或金属屈服消能器时或采用速度相关型消能器如粘滞液体消能器或粘弹性消能器时，若消能器位移或速度较小，则其难以发挥有效的耗能能力；若消能器位移较大，则需要采用大吨位大行程消能器，导致造价较高。
因此，开发一种在有限位移行程内具有良好的耗能能力的缓冲限位装置是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的隔震技术采用位移相关型消能器如摩擦消能器或金属屈服消能器时或采用速度相关型消能器如粘滞液体消能器或粘弹性消能器时，若消能器位移或速度较小，则其难以发挥有效的耗能能力；若消能器位移较大，则需要采用大吨位大行程消能器，导致造价较高的两难问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种减震缓冲机构，其包括基座和安装在基座上的等宽凸轮机构、限位架、滚珠丝杠、两组消能器和消能器固定座，所述等宽凸轮机构包括四边框和安装在所述四边框内的凸轮，所述凸轮与所述滚珠丝杠的螺母连接，两组所述消能器分别安装在所述等宽凸轮机构的两侧的消能器固定座上，两组所述消能器远离所述消能器固定座的端部分别与所述四边框的两侧连接，所述限位架安装在所述等宽凸轮机构的外围，所述凸轮机构在所述限位架的限制下在两组所述消能器之间作直线往复运动；所述滚珠丝杠远离所述等宽凸轮机构的一端设有用于与建筑结构或桥梁结构连接的弹簧插销组件，所述弹簧插销组件包括弹簧插销和插销外壳，所述插销外壳活动套接在所述弹簧插销外，所述插销外壳的两侧设有用于与弹簧插销配合的扣眼。
作为上述技术方案的改进，所述限位架包括上限位挡板和两个侧限位挡板，所述上限位挡板固定连接在两个所述侧限位挡板之间且封盖于两个所述侧限位挡板的顶部。
作为上述技术方案的改进，所述上限位挡板的中部开设有一条滑槽，所述四边框的顶部滑动连接于所述滑槽内。
作为上述技术方案的改进，所述四边框的两侧分别设有用于与所述消能器连接的第一连接扣。
作为上述技术方案的改进，所述凸轮夹接在两所述螺母之间，两所述螺母相对于所述凸轮的反面上各安装有一推力轴承。
作为上述技术方案的改进，所述基座上设有多个安装孔。
作为上述技术方案的改进，所述消能器固定座的顶部设置有第二连接扣，所述第二连接扣与四边框上的第一连接扣设置在同一水平高度上。
作为上述技术方案的改进，所述侧限位挡板设有一个或多个用于支撑所述侧限位挡板的固定加劲肋。
本发明提供的一种减震缓冲机构，与现有技术相比较，具有如下有益效果：1、本发明的突出特点是消能器始终发生允许范围内的有限往复位移。本发明设计了滚珠丝杠与等宽凸轮机构，在罕遇地震、极罕遇地震作用下建筑结构或桥梁结构产生较大的水平位移时，弹簧插销运动到最大位移，弹簧插销和插销外壳上扣眼锁住，将推动滚珠丝杠轴向运动，滚珠丝杠将水平运动转化为回转运动，并带动等宽凸轮运动，等宽凸轮机构将回转运动转化成往复直线运动，从而消能器始终发生有限距离内的往复直线运动，避免了消能器位移超限而失效或发生破坏。
2、本发明具有良好的力的放大效果。本发明通过合理设计凸轮，调节偏心距离，则消能器提供的作用力可以实现放大作用，放大效果甚至能达到十倍或几十倍。
3、本发明具有良好的缓冲限位作用。在多遇地震作用下，弹簧插销和插销外壳上扣眼之间的相对位移较小，弹簧插销和插销外壳上扣眼未锁住，消能器不发生作用；在罕遇地震、极罕遇地震作用下弹簧插销和插销外壳上扣眼之间的相对位移达到最大值，弹簧插销和插销外壳上扣眼锁住，消能器发生作用，取得较好消能减震，实现缓冲限位作用。
本发明适用范围广，能大幅减少造价。本发明可以与各类减震装置结合使用。本装置的力放大作用可以通过设计小吨位消能器来达到大吨位消能器的作用效果，从而大幅减少了造价。本装置在设计制作过程中，只需要根据设计要求制成钢板或混凝土结构形式，设计制作简单方便、造价低。该一种减震缓冲机构是对现有建筑、桥梁结构控制技术的有益补充和完善，在保证消能器不会失效起到缓冲作用的同时大幅减少了造价，具有良好的开发应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1是本发明的实施例提供的一种减震缓冲机构的结构示意图；
图2是本发明的实施例提供的一种减震缓冲机构的剖面图；
图3是本发明的实施例的等宽凸轮机构结构示意图；
图4是本发明另一实施例提供的一种减震缓冲机构组的连接示意图。
其中，1-滚珠丝杠；11-螺母；12-推力轴承；13-弹簧插销组件；131-弹簧插销；132-插销外壳；1321-扣眼；2-等宽凸轮机构；21-第一连接扣；22-四边框；23-凸轮；3-消能器；31-消能器固定座；32-第二连接扣；4-基座；41-安装孔；5-限位架；51-上限位挡板；52-侧限位挡板；521-加劲肋；61-第一减震缓冲机构；62-第二减震缓冲机构；7-建筑结构或桥梁结构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1-图4所示，本发明提供了一种减震缓冲机构，其包括基座4和安装在基座4上的等宽凸轮机构2、限位架5、滚珠丝杠1、两组消能器3和消能器固定座31，所述等宽凸轮机构2包括四边框22和安装在所述四边框22内的凸轮23，所述凸轮23与所述滚珠丝杠1的螺母11连接，两组所述消能器3分别安装在所述等宽凸轮机构2的两侧的消能器固定座31上，两组所述消能器3远离所述消能器固定座31的端部分别与所述四边框22的两侧连接，所述限位架5安装在所述等宽凸轮机构2的外围，所述凸轮23机构在所述限位架5的限制下在两组所述消能器3之间作直线往复运动；所述滚珠丝杠1远离所述等宽凸轮机构2的一端设有用于与建筑结构或桥梁结构连接的弹簧插销组件13，所述弹簧插销组件13包括弹簧插销131和插销外壳132，所述插销外壳132活动套接在所述弹簧插销131外，所述插销外壳132的两侧设有用于与弹簧插销131配合的扣眼1321。本发明提供的一种减震缓冲机构，与现有技术相比较，具有如下有益效果：1、本发明的突出特点是消能器3始终发生允许范围内的有限往复位移。本发明设计了滚珠丝杠1与等宽凸轮机构2，在罕遇地震、极罕地震作用下建筑结构或桥梁结构产生较大的水平位移时，弹簧插销131运动到最大位移，弹簧插销131和插销外壳132上扣眼1321锁住，将推动滚珠丝杠1轴向运动，滚珠丝杠1将水平运动转化为回转运动，并带动等宽凸轮23运动，等宽凸轮机构2将回转运动转化成往复直线运动，从而消能器3始终发生有限距离内的往复直线运动，避免了消能器3位移超限而失效或发生破坏。2、本发明具有良好的力的放大效果。本发明通过合理设计凸轮23，调节偏心距离，则消能器3提供的作用力可以实现放大作用，放大效果甚至能达到十倍或几十倍。3、本发明具有良好的缓冲限位作用。在多遇地震作用下，弹簧插销131和插销外壳132上扣眼1321之间的相对位移较小，弹簧插销131和插销外壳132上扣眼1321未锁住，消能器3不发生作用；在罕遇地震、极罕遇地震作用下弹簧插销131和插销外壳132上扣眼1321之间的相对位移达到最大值，弹簧插销131和插销外壳132上扣眼1321锁住，消能器3发生作用，取得较好消能减震，实现缓冲限位作用。
更佳地，在本实施例中，所述限位架5包括上限位挡板51和两个侧限位挡板52，所述上限位挡板51固定连接在两个所述侧限位挡板52之间且封盖于两个所述侧限位挡板52的顶部，使得等宽凸轮机构2更加稳定的运行。
更佳地，在本实施例中，所述上限位挡板51的中部开设有一条滑槽(图中未示出)，所述四边框22的顶部滑动连接于所述滑槽内。
更佳地，在本实施例中，所述四边框22的两侧分别设有用于与所述消能器3连接的第一连接扣21。
更佳地，在本实施例中，所述凸轮23夹接在两所述螺母11之间，两所述螺母11相对于所述凸轮23的反面上各安装有一推力轴承12，以支撑滚珠丝杠1。
更佳地，在本实施例中，所述基座4上设有多个安装孔41，分布在基座44的边缘，供基座44安装使用。
更佳地，在本实施例中，所述消能器固定座3132的顶部设置有第二连接扣31，所述第二连接扣31与四边框22上21的第一连接扣22设置在同一水平高度上，第一连接扣21与第二连接扣之间的距离由消能器33的大小确定。
更佳地，在本实施例中，所述侧限位挡板525有一个或多个用于支撑所述侧限位挡板52的固定加劲肋521，保证整个机构的稳定性。
还需要说明的是，在本发明另一实施例中，两个或多个所述一种减震缓冲机构之间可互相串联连接，以组成一种减震缓冲机构组6。例如，两个所述一种减震缓冲机构串接的情形参见图4所示，其中，第一减震缓冲机构61与第二减震缓冲机构62之间使用滚珠丝杠1端部弹簧插销组件13将多个凸轮23串接到一起，完成串接工作。在串联过程中需要注意的是：相邻两个所述一种减震缓冲机构之间连接部位通过弹簧插销组件13连接，此处连接弹簧插销131与插销外壳132上的扣眼1321之间的位移行程比建筑结构、桥梁结构处的弹簧插销131与插销外壳132上扣眼1321之间的位移行程大，具体需要根据实现两级缓冲限位行程来确定。
本发明提供的一种减震缓冲机构，与现有技术相比较，具有如下有益效果：1、本发明的突出特点是消能器3始终发生允许范围内的有限往复位移。本发明设计了滚珠丝杠1与等宽凸轮机构2，在罕遇地震、极罕遇地震作用下建筑结构或桥梁结构产生较大的水平位移时，弹簧插销131运动到最大位移，弹簧插销131和插销外壳132上扣眼1321锁住，将推动滚珠丝杠1轴向运动，滚珠丝杠1将水平运动转化为回转运动，并带动等宽凸轮23运动，等宽凸轮机构2将回转运动转化成往复直线运动，从而消能器3始终发生有限距离内的往复直线运动，避免了消能器3位移超限而失效或发生破坏。2、本发明具有良好的力的放大效果。本发明通过合理设计凸轮23，调节偏心距离，则消能器3提供的作用力可以实现放大作用，放大效果甚至能达到十倍或几十倍。
3、本发明具有良好的缓冲限位作用。在多遇地震作用下，弹簧插销131和插销外壳132上扣眼1321之间的相对位移较小，弹簧插销131和插销外壳132上扣眼1321未锁住，消能器3不发生作用；在罕遇地震、极罕遇地震作用下弹簧插销131和插销外壳132扣之间的相对位移达到最大值，弹簧插销131和插销外壳132上扣眼1321锁住，消能器3发生作用，取得较好消能减震，实现缓冲限位作用。
本发明适用范围广，能大幅减少造价。本发明可以与各类减震装置结合使用。本装置的力和消能放大作用可以通过设计小吨位消能器3来达到大吨位消能器3的作用效果，从而大幅减少了造价。本装置在设计制作过程中，只需要根据设计要求制成钢板或混凝土结构形式，设计制作简单方便、造价低。该一种减震缓冲机构是对现有建筑、桥梁结构控制技术的有益补充和完善，在保证消能器3不会失效起到缓冲作用的同时大幅减少了造价，具有良好的开发应用前景。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种减震缓冲机构，其特征在于，包括基座和安装在基座上的等宽凸轮机构、限位架、滚珠丝杠、两组消能器和消能器固定座，所述等宽凸轮机构包括四边框和安装在所述四边框内的凸轮，所述凸轮与所述滚珠丝杠的螺母连接，两组所述消能器分别安装在所述等宽凸轮机构的两侧的消能器固定座上，两组所述消能器远离所述消能器固定座的端部分别与所述四边框的两侧连接，所述限位架安装在所述等宽凸轮机构的外围，所述限位架包括两个侧限位挡板，所述凸轮机构在所述限位架的限制下在两组所述消能器之间作直线往复运动，所述滚珠丝杠远离所述等宽凸轮机构的一端设有用于与建筑结构或桥梁结构连接的弹簧插销组件，所述弹簧插销组件包括弹簧插销和插销外壳，所述插销外壳活动套接在所述弹簧插销外，所述插销外壳的两侧设有用于与弹簧插销配合的扣眼。
2.根据权利要求1所述的一种减震缓冲机构，其特征在于，所述四边框的两侧分别设有用于与所述消能器连接的第一连接扣。
3.根据权利要求1所述的一种减震缓冲机构，其特征在于，所述凸轮夹接在两所述螺母之间，两所述螺母相对于所述凸轮的反面上各安装有一推力轴承。
4.根据权利要求1所述的一种减震缓冲机构，其特征在于，所述基座上设有多个安装孔。
5.根据权利要求1所述的一种减震缓冲机构，其特征在于，所述消能器固定座的顶部设置有第二连接扣，所述第二连接扣与四边框上的第一连接扣设置在同一水平高度上。
6.根据权利要求1所述的一种减震缓冲机构，其特征在于，所述侧限位挡板设有一个或多个用于支撑所述侧限位挡板的固定加劲肋。
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