CN107792785A - 岸桥地震隔离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于耗能减震技术领域，涉及岸桥抗震机械设备领域，具体为一种摩擦耗能岸桥地震隔离装置。岸桥地震隔离装置，安装在岸桥槛梁下面的马鞍座和大平衡梁之间，包括耗能装置、能量恢复装置、导向装置和耗能器锁定装置。本发明属于抗震“整体解决方案”，核心部件是摩擦型耗能器，摩擦型耗能器的滑移面靠高强螺栓连接，滑移面的摩擦系数是一定的，较大的摩擦力是很容易通过提高螺栓预紧力获得的，因此能够在较小的尺寸下获得比液压阻尼器更高的能量耗散能力；一旦开始滑移，耗能器刚度即变接近为零，克服液压阻尼器水平刚度不为零的缺点，能量耗散效率更高、耗散过程更平稳、隔震效果优于液压阻尼器，有效地解决了现有技术存在的问题。

Description

岸桥地震隔离装置
技术领域
本发明属于耗能减震技术领域，涉及起重机、起重运输机械、以及至少安装在三个基座上的抗震机械设备领域，具体为一种摩擦耗能岸桥地震隔离装置，它是耗能减震技术在上述产品领域的应用。
背景技术
岸桥，又称为岸边集装箱起重机、桥吊，是用来在岸边对船舶上的集装箱进行装卸的设备。集装箱运输船舶的大型化的发展，对岸边集装箱起重机提出了更新更高的要求。
目前，岸边集装箱起重机(以下简称“岸桥”)的抗震技术方案有两种，一种是“部分解决方案”，它的特征是在主结构撑杆端部安装耗能(阻尼)装置或在门架横梁下面设计阻尼构造，这种方案仍需增加主结构重量以提高抗震能力，整机重量较重。另一种是“整体解决方案”，它的特征是在槛梁和大平衡梁之间安装地震隔离装置，该装置可以充分吸收地震能量、使主结构无需增加额外重量，整机重量较轻；该方案的地震隔离装置采用偏心回转轴承或机械回转装置+液压耗能阻尼器，当地震发生时，岸桥地震隔离装置下部在地震力带动下相对上部产生“滑移”，液压耗能(阻尼)器吸收地震能量，达到隔离地震、保护设备的目的。但是，现有技术存在以下问题：
1.当地震发生、地震隔离装置产生“滑移”时，液压耗能(阻尼)器因阻尼特性使其水平刚度不为零，地震能量不能更快被吸收，能量耗散能力低，地震力仍然对设备产生冲击；
2.地震隔离装置高度尺寸大，与主结构联接水平方向刚度差，导致岸桥正常工作时在小车惯性力作用下产生水平晃动，因液压缸内泄原因会导致缸在小车惯性力作用下的微量移动，进一步扩大了水平晃动量，迫使用户不得不降低对岸桥动刚度的要求，影响司机对箱效率和司机工作的舒适性。
如何快速进行能量耗散且能量耗散过程平稳是目前岸桥地震隔离需要迫切解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能量耗散能力高、能量耗散过程平稳、隔震效果好的岸桥地震隔离装置，同时，保持在岸桥正常工作条件下不改变岸桥原来的动刚度，实现抗强震岸桥主结构设计与常规岸桥相同。
本发明的具体技术方案如下：
岸桥地震隔离装置1，安装在岸桥槛梁2下面的马鞍座4和大平衡梁3之间，包括耗能装置、能量恢复装置、导向装置和耗能器锁定装置；
耗能装置，包括摩擦型耗能器7、调节螺栓13和固定附件10，所述的摩擦型耗能器7的外侧双板通过螺栓夹紧在内侧滑动轴上，摩擦型耗能器7的外侧双板与内侧轴的摩擦接触面是地震滑移面；摩擦型耗能器7的外侧双板下部连接固定附件10，固定部件10焊接在大平衡梁3上；摩擦型耗能器7的内侧滑动轴通过轴端凹球面支撑在调节螺栓13端部凸球面上，调节螺栓13螺纹连接在马鞍座4上，并用螺母将调节螺栓13锁定在马鞍座4上；
能量恢复装置，包括复位缓冲器8和复位缓冲座9；复位缓冲座9固定在大平衡梁3上，复位缓冲器8安装在马鞍座4上；
导向装置，包括槛梁轴5和低摩擦轴套6，低摩擦轴套6外圈紧配合镶嵌在大平衡梁3上，内圈间隙配合支撑在槛梁轴5上，槛梁轴5两端固定在马鞍座4上，低摩擦轴套6内圈与槛梁轴5的接触面是地震滑移面。
耗能器锁定装置，包括锁定螺栓11和螺母12；耗能器锁定螺栓11旋在马鞍座4上的螺纹孔内，并用螺母12将调节螺栓11锁定在马鞍座4上。
进一步地，所述岸桥地震隔离装置1安装在岸桥马鞍座4和大平衡梁3之间的小车行进方向。岸桥在小车行进方向刚度远大于大车行进方向，小车方向的抗震系统对于限制地震能量和地震力非常有效。
进一步地，所述耗能装置的摩擦型耗能器7的内侧滑动轴是圆柱体或者矩形体，其与外侧双板的摩擦接触面是柱面或者平面；
进一步地，摩擦型耗能器7的安装型式是两个销轴的立式安装，或者是四个销轴的水平安装。
进一步地，所述耗能装置的固定附件10包括销轴、锁定销和耳板，耳板焊接在大平衡梁3上。
进一步地，所述耗能装置的摩擦型耗能器7的外侧双板下部连接固定附件10，外侧双板下部设置销孔，固定附件10的销轴插入销孔中，并通过固定附件的锁定销将摩擦型耗能器7固定在固定附件10的耳板上。
进一步地，所述复位缓冲器8为聚氨酯缓冲器、弹簧或液压式缓冲器。
本发明的工作原理如下：
岸桥的马鞍座4通过螺栓与槛梁2连接并与岸桥上部连成一体，大平衡梁以下部件连成一体，马鞍座4以上称之为岸桥上部；大平衡梁以下称之为岸桥下部。在岸桥上部和下部之间安装岸桥地震隔离装置1，当地震发生时，下部相对上部产生滑移。
如图3所示，当岸桥正常工作时，耗能器锁定螺栓11与大平衡梁3的距离保持在摩擦型耗能器7的行程之外，耗能器锁定装置处于开启状态。摩擦型耗能器7启滑力的设计值足以抵抗较小的地震和工作风速在小车运行方向产生的水平力，岸桥的上部和下部相当于刚性连接，本发明岸桥地震隔震装置1处于待激活状态。
如图4所示，当收到台风预报后，因岸桥非工作侧向风载荷大于摩擦型耗能器7启滑力，需要将锁定螺栓11旋紧至大平衡梁3侧面，岸桥水平力通过锁定螺栓11传递至大平衡梁3至岸桥轨道上，此时，岸桥上部与下部属于刚性连接，摩擦型耗能器7被锁死(短路)不传力，岸桥地震隔离装置不被激活；见图4。
台风预报解除后，将锁定螺栓11恢复至开启状态，摩擦型耗能器7被释放，岸桥地震隔离装置恢复到待激活状态。
如图5所示，地震发生时，垂直于大车轨道方向的地震力将超过摩擦型耗能器7的启滑力，岸桥地震隔离装置被激活，当摩擦型耗能器7滑移开始时，摩擦型耗能器7刚度瞬变接近为零，使岸桥主结构刚度“软化”从而延长岸桥自振周期，岸桥上部和下部在地震滑移面产生滑动，摩擦型耗能器7耗散地震输入能量，显著降低地震输入能量向岸桥上部结构的传递。每当摩擦型耗能器7滑移至极限时，岸桥下部在能量恢复装置作用下被推回到接近初始位置。与此同时，导向装置将引导岸桥下部结构在槛梁轴5上与摩擦型耗能器7同向滑动，槛梁轴5和低摩擦轴套6在润滑条件下将产生最小的摩擦，摩擦型耗能器7多次反复滑移，耗尽地震输入能量至地震停止。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明属于抗震“整体解决方案”，核心部件是摩擦型耗能器，摩擦型耗能器的滑移面靠高强螺栓连接，滑移面的摩擦系数是一定的，较大的摩擦力是很容易通过提高螺栓预紧力获得的。因此，摩擦型耗能器能够在较小的尺寸下获得比液压阻尼器更高的能量耗散能力；一旦开始滑移，耗能器刚度即变接近为零，克服液压阻尼器水平刚度不为零的缺点，能量耗散效率更高、耗散过程更平稳、隔震效果优于液压阻尼器，有效地解决了现有技术存在的问题。
摩擦型耗能器滑移面靠螺栓连接，连接刚度好。它的应用极大地简化了地震隔离装置的结构设计，与现有技术方案相比，本发明水平联接刚度好、高度尺寸小、结构紧凑，且消除了在岸桥小车惯性力作用下因液压缸内泄引起地震隔离装置微量滑移问题，解决了现有技术方案给岸桥带来的动刚度差、司机对箱效率低、舒适性差等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明岸桥地震隔离装置在岸桥上的安装位置示意图；
图2为本发明岸桥地震隔离装置在岸桥上的安装结构图；
图3为岸桥工作工况本发明待激活状态结构图；
图4为岸桥非工作(台风)工况本发明临时锁定状态结构图；
图5为本发明地震滑移状态结构图；
图6为本发明耗能装置的摩擦型耗能器的可选安装方式示意图(俯视隔震装置)。
图中：1、岸桥地震隔离装置，2、岸桥槛梁，3、大平衡梁，4、马鞍座，5、槛梁轴，6、低摩擦轴套，7、摩擦型耗能器，8、复位缓冲器，9、复位缓冲座，10、固定附件，11、锁定螺栓，12、螺母，13、调节螺栓。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的技术方案作进一步具体说明。
实施例1
如图1所示，岸桥地震隔离装置1，安装在岸桥槛梁2下面的马鞍座4和大平衡梁3之间，安装在小车行进方向，岸桥在小车行进方向刚度远大于大车行进方向，小车方向的抗震系统对于限制地震能量和地震力非常有效。岸桥的马鞍座4通过螺栓与槛梁2连接并与岸桥上部连成一体，大平衡梁以下部件连成一体，马鞍座4以上称之为岸桥上部；大平衡梁以下称之为岸桥下部。在岸桥上部和下部之间安装岸桥地震隔离装置1，当地震发生时，下部相对上部产生滑移。
如图2所示，岸桥地震隔离装置1包括耗能装置、能量恢复装置、导向装置和耗能器锁定装置，马鞍座4包括两块腹板和一个盖板，且通过盖板螺栓与槛梁1联接；
耗能装置包括摩擦型耗能器7、调节螺栓13和固定附件10；摩擦型耗能器7的外侧双板通过螺栓夹紧在内侧滑动轴上，内侧滑动轴是圆柱体或者矩形体，内侧滑动轴与外侧双板的摩擦接触面是柱面或者平面，此接触面是地震滑移面；摩擦型耗能器7的安装型式可以是两个销轴的立式安装，如图3采用立式安装，也可以选择四个销轴的水平安装，如图6所示；
摩擦型耗能器7的外侧双板下部有两个轴孔，固定附件10包括销轴、锁定销和耳板，外侧双板的两个轴孔和固定附件的销轴配合，并通过锁定销将摩擦型耗能器7固定在附件10的耳板上，耳板焊接在大平衡梁3上。摩擦型耗能器7的内侧滑动轴通过轴端凹球面支撑在调节螺栓13端部凸球面上，调节螺栓13旋在马鞍座4上的螺纹孔内，并用螺母将调节螺栓13锁定在马鞍座4上。耗能装置安装在槛梁轴5的两侧，即槛梁轴5的两侧各安装一套耗能装置。
能量恢复装置包括复位缓冲器8和复位缓冲座9；复位缓冲座9固定在大平衡梁3上，复位缓冲器8是聚氨酯缓冲器、弹簧或液压式缓冲器，复位缓冲器8安装在马鞍座4上；
导向装置包括槛梁轴5和低摩擦轴套6，低摩擦轴套6外圈紧配合镶嵌在大平衡梁3上，内圈间隙配合支撑在槛梁轴5上，槛梁轴5两端固定在马鞍座4上，低摩擦轴套6内圈与槛梁轴5的接触面是地震滑移面。
耗能器锁定装置包括锁定螺栓11和螺母12；耗能器锁定螺栓11旋在马鞍座4上的螺纹孔内，并用螺母12将调节螺栓11锁定在马鞍座4上。
如图3所示，当岸桥正常工作时，耗能器锁定螺栓11与大平衡梁3的距离保持在摩擦型耗能器7的行程之外，耗能器锁定装置处于开启状态。摩擦型耗能器7启滑力的设计值为0.2g，足以抵抗较小的地震和工作风速在小车运行方向产生的水平力，岸桥的上部和下部相当于刚性连接，本发明岸桥地震隔震装置1处于待激活状态。
如图4所示，当收到台风预报后，因岸桥非工作侧向风载荷大于摩擦型耗能器7启滑力，需要将锁定螺栓11旋紧至大平衡梁3侧面，岸桥水平力通过锁定螺栓11传递至大平衡梁3至岸桥轨道上，此时，岸桥上部与下部属于刚性连接，摩擦型耗能器7被锁死(短路)不传力，岸桥地震隔离装置不被激活；台风预报解除后，将锁定螺栓11恢复至开启状态，摩擦型耗能器7被释放，岸桥地震隔离装置恢复到待激活状态。
如图5所示，地震发生时，垂直于大车轨道方向的地震力将超过摩擦型耗能器7的启滑力，岸桥地震隔离装置被激活，当摩擦型耗能器7滑移开始时，摩擦型耗能器7刚度瞬变接近为零，使岸桥主结构刚度“软化”从而延长岸桥自振周期，岸桥上部和下部在地震滑移面产生滑动，摩擦型耗能器7耗散地震输入能量，显著降低地震输入能量向岸桥上部结构的传递。每当摩擦型耗能器7滑移至极限时，岸桥下部在能量恢复装置作用下被推回到接近初始位置。与此同时，导向装置将引导岸桥下部结构在槛梁轴5上与摩擦型耗能器7同向滑动，槛梁轴5和低摩擦轴套6在润滑条件下将产生最小的摩擦，摩擦型耗能器7多次反复滑移，耗尽地震输入能量至地震停止。
在大地震发生后，摩擦型耗能器7将滑回到接近震前位置，如图3所示，如有偏移，将使用液压顶升工具可以将摩擦型耗能器7恢复到它的原始位置。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.岸桥地震隔离装置，其特征在于，岸桥地震隔离装置(1)安装在岸桥槛梁(2)下面的马鞍座(4)和大平衡梁(3)之间，包括耗能装置、能量恢复装置、导向装置和耗能器锁定装置；
耗能装置，包括摩擦型耗能器(7)、调节螺栓(13)和固定附件(10)，所述的摩擦型耗能器(7)的外侧双板通过螺栓夹紧在内侧滑动轴上，摩擦型耗能器(7)的外侧双板与内侧轴的摩擦接触面是地震滑移面；摩擦型耗能器(7)的外侧双板下部连接固定附件(10)，固定部件(10)焊接在大平衡梁(3)上；摩擦型耗能器(7)的内侧滑动轴通过轴端凹球面支撑在调节螺栓(13)端部凸球面上，调节螺栓(13)螺纹连接在马鞍座(4)上，并用螺母将调节螺栓(13)锁定在马鞍座(4)上；
能量恢复装置，包括复位缓冲器(8)和复位缓冲座(9)；复位缓冲座(9)固定在大平衡梁(3)上，复位缓冲器(8)安装在马鞍座(4)上；
导向装置，包括槛梁轴(5)和低摩擦轴套(6)，低摩擦轴套(6)外圈紧配合镶嵌在大平衡梁(3)上，内圈间隙配合支撑在槛梁轴(5)上，槛梁轴(5)两端固定在马鞍座(4)上，低摩擦轴套(6)内圈与槛梁轴(5)的接触面是地震滑移面。
耗能器锁定装置，包括锁定螺栓(11)和螺母(12)；耗能器锁定螺栓(11)旋在马鞍座(4)上的螺纹孔内，并用螺母(12)将调节螺栓(11)锁定在马鞍座(4)上。
2.根据权利要求1所述的岸桥地震隔离装置，其特征在于，所述耗能装置的摩擦型耗能器(7)安装在岸桥马鞍座(4)和大平衡梁(3)之间的小车行进方向。
3.根据权利要求1所述的岸桥地震隔离装置，其特征在于，所述耗能装置的摩擦型耗能器(7)的内侧滑动轴是圆柱体或者矩形体，其与外侧双板的摩擦接触面是柱面或者平面。
4.根据权利要求1所述的岸桥地震隔离装置，其特征在于，所述摩擦型耗能器(7)的安装型式是两个销轴的立式安装，或者是四个销轴的水平安装。
5.根据权利要求1所述的岸桥地震隔离装置，其特征在于，所述耗能装置的固定附件(10)包括销轴、锁定销和耳板，耳板焊接在大平衡梁(3)上。
6.根据权利要求4所述的岸桥地震隔离装置，其特征在于，所述耗能装置的摩擦型耗能器(7)的外侧双板下部连接固定附件(10)，外侧双板下部设置销孔，固定附件(10)的销轴插入销孔中，并通过固定附件的锁定销将摩擦型耗能器(7)固定在固定附件(10)的耳板上。
7.根据权利要求1所述的岸桥地震隔离装置，其特征在于，所述能量恢复装置的复位缓冲器(8)为聚氨酯缓冲器、弹簧或液压式缓冲器。
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Inventor after: Han Zhensheng

Inventor after: Zhang Dianren

Inventor after: Liu Xiaoliang

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Inventor after: Lv Hong

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GR01 Patent grant
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