CN108775367B - 一种高承载全密封盘式结构隔振装置 - Google Patents

Abstract

一种高承载全密封盘式结构隔振装置，主要包括盖板、盘式结构隔振器和底盆，盘式结构隔振器被围设在盖板与底盆之间，盘式结构隔振器为中心对称结构，其中心部分向上凸起形成弹性变形部，弹性变形部的外边缘向外延伸形成支撑部，所述的弹性变形部的中心为支撑台，支撑台的上表面与盖板的下表面接触并相互配合，支撑台的下表面与底盆的上表面不接触，支撑台的外围连接有向下倾斜的锥筒段，支撑台通过锥筒段与支撑部连接，锥筒段上开设有多个孔洞，锥筒段的厚度从支撑台至支撑部逐渐减小。本发明以纯结构的形式实现隔振效果，放置于被隔振体的支撑部位，适当减小竖向刚度，竖向基频远离上部结构振动的主频，从而实现竖向隔振功能。

Description

一种高承载全密封盘式结构隔振装置

技术领域

本发明涉及设备、桥梁或建筑等使用的隔振技术领域，具体说的是一种高承载全密封盘式结构隔振装置。

背景技术

隔振装置是连接设备、桥梁或建筑等上部结构与基础之间的弹性元件，用以减少和消除由上部结构传递到基础的振动和由基础传递到上部结构的振动。目前常用的隔振装置包括钢弹簧隔振器、金属橡胶隔振器、橡胶隔振器、气垫隔振器以及隔振垫等。上述隔振装置都有各自的适用工况，但是均存在承载力小的缺点。当上部结构自重较小时尚能满足承载力要求，但是当隔振装置上部结构重量达百吨重及以上时，除非大大增加隔振器的数量，否则很难满足承载力要求。而隔振器数量过多，势必会造成基础结构变大，不仅会带来建设成本的增加，还会提高整个基础结构的设计难度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种高承载全密封盘式结构隔振装置，以纯结构的形式实现隔振效果，放置于被隔振体的支撑部位，适当减小竖向刚度，竖向基频远离上部结构振动的主频，从而实现竖向隔振功能。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种高承载全密封盘式结构隔振装置，主要包括盖板、盘式结构隔振器和底盆，盘式结构隔振器被围设在盖板与底盆之间，盘式结构隔振器为中心对称结构，其中心部分向上凸起形成弹性变形部，使弹性变形部的下表面与底盆的上表面之间设有弹性变形空间，弹性变形部的外边缘向外延伸形成支撑部，支撑部的侧壁与底盆的盆环内壁和盖板的盖环内壁之间均设有变形间隙，所述的弹性变形部的中心为支撑台，支撑台的上表面与盖板的下表面接触并相互配合，支撑台的下表面与底盆的上表面不接触，支撑台的外围连接有向下倾斜的锥筒段，支撑台通过锥筒段与支撑部连接，锥筒段上开设有多个孔洞，锥筒段的厚度从支撑台至支撑部逐渐减小。

本发明所述的支撑台的上表面为平面。

本发明所述的支撑部的底面与底盘的上表面之间设有支撑滑板，支撑滑板为非金属滑板，支撑滑板的表面涂抹润滑剂。

本发明所述的支撑台的中心下方的底盆上对应设有凸台，凸台的顶面与支撑台的底面不接触，凸台的顶面为平面，凸台的顶面平面大小小于支撑台的底面大小。

本发明多个所述的孔洞呈中心对称布置在锥筒段上。

本发明所述的盖板的盖环和底盆的盆环上均对应设置有防尘密封槽，在防尘密封槽内镶嵌有防尘密封圈。

本发明所述的支撑台与锥筒段的连接处设有倒圆角。

本发明有益效果是：

1）本发明提供的一种高承载全密封盘式结构隔振装置，在竖向荷载下，盘式结构隔振器产生一定的竖向弹性变形，同时下部的支撑滑板与盘式结构隔振器底部的摩擦系数较小，能够较好的释放因竖向力而产生的径向变形，更好的保证盘式结构隔振器的竖向变形和弹性能力，有效减小竖向刚度，使竖向基频远离上部结构振动的主频，从而实现竖向隔振功能。

2）本发明中的盘式结构隔振器整体呈中心对称形状，相比标准的碟簧结构，竖向承载力大幅增加，很好的满足竖向大承载的需求；同时，在盘式隔振器结构的交界面上做了倒角处理，支撑面也是大环面接触，显著降低隔振器受力并增加疲劳性能。

3）本发明所述的盘式结构隔振器具有孔洞结构且截面为非等厚截面，在不改变整体结构外形尺寸的情况下，可以通过改变孔洞结构的形式、大小、数量以及非等厚截面的非等厚程度来满足不同的刚度需求，适用性强。

4）本发明所述的盘式结构隔振器由结构拓扑优化技术得到，材料利用率高，结构中低应力区域少，在满足结构刚度需求的情况下，几乎可以达到满应力设计。

5）本发明中的底盆中间凸台设置，即在盘式结构隔振器过载的情况下实现硬接触，保证装置的正常竖向承载能力，不影响正常功能的发挥。

6）本发明盖板和底盆分别与盘式结构隔振器的侧壁预留有一定间隙，适应盘式结构隔振器由于竖向压缩而产生的径向变形。

7）本发明中的盖板的盖环和底盆的盆环相对处设置有环形防尘密封圈，使盘式结构隔振器处于一个较为清洁的环境内，避免杂物或污物阻塞到间隙，以及污染润滑脂，长效保护其隔振性能。

8）本发明，上部结构荷载经盖板、盘式结构隔振器、支撑滑板和底盆传递给基础结构，上部结构与盖板、底盆和基础结构可采用螺栓等方式连接，使整个装置可以根据不同地点及环境直接使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的盘式结构隔振器的结构示意图；

图3为本发明的盘式结构隔振器的俯视结构示意图；

图中：1、盖板，2、盘式结构隔振器，21、弹性变形部，22、弹性变形空间，23、支撑部，24、变形间隙，211、支撑台，212、锥筒段，212-1、孔洞，3、底盆，3-1、凸台，4、支撑滑板，5、防尘密封圈。

具体实施方式

一种高承载全密封盘式结构隔振装置，主要包括盖板1、盘式结构隔振器2和底盆3，如图1所示，盖板1具有环形边沿的盖式结构，底盆3是具有环形边沿的盘式结构，底盆3的盆腔大小要满足盘式隔振器2的下部完全放入并具有一定的变形间隙，安装顺便时，当盘式结构隔振器2放置在底盆3内，再将盘式结构隔振器2的上方盖上盖板1，使盘式结构隔振器2被围设在盖板1与底盆3之间。整个隔振装置整体使用，可在盖板1上方加设施加载荷的上部结构，同时将装置放置在基础结构上，实现下部支撑，上部承载。

如图2所示，盘式结构隔振器2为中心对称结构，盘式结构隔振器一体成型，采用弹簧钢材质制成，盘式结构隔振器2的中心线与整个装置的中心线完全重合，盘式结构隔振器2其中心部分向上凸起形成弹性变形部21，弹性变形部21的俯视图为圆形，弹性变形部21受到上部载荷产生竖向弹性变形，因此，弹性变形部21的下表面与底盆3的上表面之间设有弹性变形空间22，用于弹性变形部21的竖向弹性变形，弹性变形部21的外边缘向外延伸形成支撑部23，只有支撑部23用于支撑整个盘式结构隔振器2，支撑部23的底面与底盆3的上表面之间设有支撑滑板4，支撑滑板4为环形，上表面与支撑部23的底面相贴，下表面镶嵌在底盆3的上表面开设的环形槽内，支撑部23的侧壁与底盆3的盆环内壁和盖板1的盖环内壁之间均设有变形间隙24，变形量间隙用于盘式结构隔振器2竖向受力变形时不受影响，同时，弹性变形小在不变形时该变形间隙不会使盘式结构隔振器2水平移动提供径向限位，当支撑部23为环形，底盆3相对应支撑部23的内腔为正圆形，若支撑部23的高度高于底盆3边沿盆环的高度，盖板1的盖环的内腔截面形状应大于或等于底盆3的内腔截面形状，防止对盘式结构隔振器2的变形产生影响。

所述的弹性变形部21的中心为支撑台211，支撑台211的中心线即为整个盘式结构隔振器2的中心线，支撑台211的上表面与盖板1的下表面接触并相互配合，例如，支撑台211的上表面为平面，盖板1的下表面即为平面，支撑台211的上表面为曲面，盖板1的下表面为与支撑台211的曲面相配合的曲面结构，弹性变形部21受力竖向变形时，支撑台211的下表面与底盆3的上表面不接触，支撑台211的外围连接有向下倾斜的锥筒段212，支撑台211通过锥筒段212与支撑部23连接，锥筒段212上开设有多个孔洞212-1，锥筒段212的内外表面均为向下倾斜的环形面，可为同一锥度的倾斜面，也可以为不同锥度的倾斜面，或者为弧面等，只需保证成型的锥筒段212的厚度从支撑台211至支撑部23逐渐减小。

支撑滑板4为非金属滑板，支撑滑板4的表面涂抹润滑剂，例如润滑脂。

支撑台211的中心下方的底盆上对应设有凸台3-1，凸台3-1的顶面与支撑台211的底面不接触，即凸台3-1与支撑台211之间设有竖向间隙，盘式结构隔振器2在变形时，凸台3-1与支撑台211不会接触，因此预留的竖向间隙大于变形量，凸台3-1的顶面为平面，凸台3-1的顶面平面大小小于支撑台211的底面大小。即底盆3中心设有一定厚度的圆形凸台，支座组装后此凸台3-1直径要略小于盘式结构隔振器2内圆台顶圆面的直径，也可设置成其它结构平面，只要满足支撑即可，例如、方形、环形、长方形等，在盘式结构隔振器过载的情况下，凸台3-1与支撑台211实现硬接触，保证装置的正常竖向承载能力，不影响正常功能的发挥。

如图3所示，多个孔洞212-1呈中心对称布置在锥筒段212上。孔洞212-1的结构形式、大小和数量不定，需要根据盘式结构隔振器的刚度和强度要求进行确定进行设计。

盖板1的盖环和底盆3的盆环上均对应设置有防尘密封槽，在防尘密封槽内镶嵌有防尘密封圈5。

支撑台211与锥筒段212的连接处设有倒圆角。

本实施例给出的一种高承载全密封盘式结构隔振装置，在竖向荷载下，盘式结构隔振器2产生一定的竖向弹性变形，同时下部的具有润滑功能的环形非金属滑板与盘式结构隔振器的支撑部23底面的摩擦系数非常小，能够较好的释放因竖向力而产生的径向变形，更好的保证盘式结构隔振器2的竖向变形和弹性能力，有效减小隔振装置的整体竖向刚度，使隔振装置的竖向基频远离其上部结构振动的主频，从而实现隔振装置上部结构的竖向隔振功能。盘式结构隔振器2相比标准的碟簧，竖向承载力大幅增加，很好的满足竖向大承载的需求；同时，由于盘式结构隔振器2由结构拓扑优化得到，材料利用率高，结构中低应力区域少，在满足结构刚度需求的情况下，几乎达到了满应力设计。底盆3中间设置有凸台3-1，即在盘式结构隔振器2过载的情况下实现硬接触，保证结构的正常竖向承载能力。盖板1、底盆3和盘式结构隔振器2在环形侧面处预留有一定间隙，适应盘式结构隔振器2由于竖向压缩而产生的径向变形。同时，盖板1的盖环与底盆3的盆环处设置有环形防尘密封圈5，使盘式结构隔振器2始终处于一个较为清洁的环境内，避免杂物或污物阻塞到间隙，以及污染润滑脂，长效保护其隔振性能。

以上仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制或限定本发明。对于本领域的研究或技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明所声明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高承载全密封盘式结构隔振装置，其特征在于：主要包括盖板（1）、盘式结构隔振器（2）和底盆（3），盘式结构隔振器（2）被围设在盖板（1）与底盆（3）之间，盘式结构隔振器（2）为中心对称结构，其中心部分向上凸起形成弹性变形部（21），使弹性变形部（21）的下表面与底盆（3）的上表面之间设有弹性变形空间（22），弹性变形部（21）的外边缘向外延伸形成支撑部（23），支撑部（23）的侧壁与底盆（3）的盆环内壁和盖板（1）的盖环内壁之间均设有变形间隙（24），所述的弹性变形部（21）的中心为支撑台（211），支撑台（211）的上表面与盖板（1）的下表面接触并相互配合，支撑台（211）的下表面与底盆（3）的上表面不接触，支撑台（211）的外围连接有向下倾斜的锥筒段（212），支撑台（211）通过锥筒段（212）与支撑部（23）连接，锥筒段（212）上开设有多个孔洞（212-1），锥筒段（212）的厚度从支撑台（211）至支撑部（23）逐渐减小。

2.如权利要求1所述的一种高承载全密封盘式结构隔振装置，其特征在于：所述的支撑台（211）的上表面为平面。

3.如权利要求1所述的一种高承载全密封盘式结构隔振装置，其特征在于：所述的支撑部（23）的底面与底盆（3）的上表面之间设有为非金属滑板的支撑滑板（4），支撑滑板（4）的表面涂抹润滑剂。

4.如权利要求1所述的一种高承载全密封盘式结构隔振装置，其特征在于：所述的支撑台（211）的中心下方的底盆上对应设有凸台（3-1），凸台（3-1）的顶面与支撑台（211）的底面不接触，凸台（3-1）的顶面为平面，凸台（3-1）的顶面平面大小小于支撑台（211）的底面大小。

5.如权利要求1所述的一种高承载全密封盘式结构隔振装置，其特征在于：多个所述的孔洞（212-1）呈中心对称布置在锥筒段（212）上。

6.如权利要求1所述的一种高承载全密封盘式结构隔振装置，其特征在于：所述的盖板（1）的盖环和底盆（3）的盆环上均对应设置有防尘密封槽，在防尘密封槽内镶嵌有防尘密封圈（5）。

7.如权利要求1所述的一种高承载全密封盘式结构隔振装置，其特征在于：所述的支撑台（211）与锥筒段（212）的连接处设有倒圆角。