CN113027888A - 一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置及其解锁方法 - Google Patents

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CN113027888A CN202110354653.XA CN202110354653A CN113027888A CN 113027888 A CN113027888 A CN 113027888A CN 202110354653 A CN202110354653 A CN 202110354653A CN 113027888 A CN113027888 A CN 113027888A
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Abstract

本发明属于隔震技术领域,公开了一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置及其解锁方法;所述隔震装置包括一上一下设置的两块隔震平板以及连接两块隔震平板的锁扣;所述锁扣包括设置有安装槽的基座、设置有限位卡槽的卡座、安装在基座侧壁的卡位簧片、贯穿安装槽的锁止销、套接在锁止销上的弹性件以及安装在锁止销上的螺帽;所述基座、卡座分别安装在两块隔震平板上;所述螺帽、锁止销共同组成了通过弹性件弹性限位安装在基座上的插销组件。本发明利用独特结构的锁扣实现对隔震装置反复锁定、解锁的功能,锁扣能够被多次使用而不需要每次破坏后就被更换。

Description

一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置及其解锁方法
技术领域
本发明涉及隔震技术领域,具体的说,是一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置及其解锁方法。
背景技术
不管是作为现代电信通讯互联网系统的重要数据载体的大型精密数据电柜设备,还是作为人类历史文化的重要载体的贵重文物,往往都需要进行抗震保护设计。一般的抗震保护措施主要包括刚性锚固、弹簧支座、夹层橡胶支座等比较传统且低效的方法。其原理通过刚性限位对所需保护对象进行抗震保护。在近现代地震中,采用该类传统抗震保护方法的设备会有较大的振动及侧向位移,尤其是大型地震作用下,设备仍然受到较大加速度及振动,最终可能倾覆损坏。同时,该类措施还存在材料老化失效、安装连接不便利等问题。最近几年,市场上新兴起针对于精密的数据机柜,控制电柜,贵重文物所开发的隔震产品,其原理是利用隔震器的低刚度原理,大大拉长物体的运动周期,根据结构动力学原理,这些隔震产品能有效降低设备或者物品受到的加速度。不论是振动台试验测试还是在真实的地震中,这种隔震器性能卓越,使被保护的物品在强烈地震中可以基本达到完好无损的效果。
然而在实践中,此类较为先进的隔震产品也存在着致命缺点:由于隔震是利用隔震器的低刚度来拉长被保护物品的周期,在日常使用中,放置于隔震器上的物品可能会受到人们有意或无意的碰撞而产生自由移动,虽然这些移动并不会对被保护对象产生破坏,但是也给人们的日常使用带来不必要的麻烦。市场上有针对这种情况所开发的金属或塑料的锁位片等产品,其原理是通过锁位片对隔震器位置进行锁定。在日常情况下,人们的正常使用不足以破坏锁位片,因此物品不会发生任何移动,但当地震来临时,由于强烈的地震力及地面振动,锁位片发生破坏断裂,隔震器开始自由移动,从而发挥隔震保护的效果。但这种锁位片也存在明显缺点:一,在地震发生后,锁位片破坏,需要更换新的锁位片;二,锁位片需要根据不同物品的重量进行不同强度的定制;三,锁位片在地震作用下破坏时,被隔震器保护的物品会产生突变加速度,增加其被破坏的风险。
发明内容
本发明首先基于现有技术存在锁位片被破坏后需要更换的缺陷,提供了一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置及其解锁方法。本发明利用独特结构的锁扣实现对隔震装置反复锁定、解锁的功能,锁扣能够被多次使用而不需要每次破坏后就被更换。
首先,本发明提供了一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置,包括一上一下设置的两块隔震平板以及连接两块隔震平板的锁扣;所述锁扣包括设置有安装槽的基座、设置有限位卡槽的卡座、安装在基座侧壁的卡位簧片、贯穿安装槽的锁止销、套接在锁止销上的弹性件以及安装在锁止销上的螺帽;所述基座、卡座分别安装在两块隔震平板上;
所述卡位簧片从靠近基座一侧向远离基座一侧分别设置固接部、安装连接部、限位卡挡部、张开延伸部;所述安装连接部、限位卡挡部之间连接处朝靠近螺帽的方向向内弯折,并形成第一弯折部;所述限位卡挡部、张开延伸部之间连接处朝远离螺帽的方向而向外弯折,并形成第二弯折部;
所述螺帽、锁止销共同组成了通过弹性件弹性限位安装在基座上的插销组件;所述安装槽一端设置沉头槽,弹性件位于沉头槽中,且弹性件的两端分别与螺帽、基座接触;所述卡位簧片的限位卡挡部与螺帽外壁面接触并通过螺帽向锁止销提供限制锁止销轴向自由移动的约束力;所述锁止销穿过安装槽、伸向卡座的一端为顶端圆滑过渡的锁定端;
所述卡座的限位卡槽为半径为R且开口端半径为r的部分球型槽,且r不大于R;
当锁止销的锁定端位于限位卡槽内部时,所述隔震装置的两块隔震平板通过锁扣锁定;此时,所述卡位簧片的限位卡挡部与螺帽远离弹性件的端面边缘接触并通过螺帽向锁止销提供限制锁止销轴向自由移动的约束力;
当锁止销的锁定端位于限位卡槽外部时,所述隔震装置的两块隔震平板未锁定;
基座与卡座发生位移而使得锁止销的锁定端从限位卡槽的低处向开口端边缘移动过程中,螺帽与卡位簧片的相对位置关系是:由螺帽向外推开卡位簧片直至螺帽突破卡位簧片限制的临界位置。
进一步地,所述锁止销设置有限位凸环,螺纹连接在锁止销上的螺帽和限位凸环分别位于安装槽的两端。
进一步地,所述锁止销的锁定端呈半球型。
进一步地,所述锥台型螺帽,且锥台型螺帽靠近安装槽的一端为直径较小的小端、远离安装槽的一端为直径较大的大端。
进一步地,所述弹性件为均质的压缩弹簧。
进一步地,所述基座、卡座分别通过固接螺栓与隔震平板连接。
进一步地,所述卡位簧片的安装连接部从基座向螺帽一侧伸出的长度为L,卡位簧片的横向宽度为b,卡位簧片的横向厚度为t,卡位簧片的弹性模量是E,卡位簧片的弹簧常数是k卡位簧片;所述弹性件的弹簧常数是k弹性件;所述弹性件的弹簧常数满足以下关系:
Figure BDA0002999952520000021
其次,本发明在上述结构的隔震装置基础上提供了一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置的解锁方法,所述的隔震装置受到外力的瞬时加速度超过锁扣的加速度临界值时,锁止销位于限位卡槽中的锁定端沿限位卡槽壁面从限位卡槽内腔较低处向较高处移动;锁止销整体向基座一侧移动,此时锁止销上的螺帽推动卡位簧片向外张开,直至锁止销上的螺帽突破卡位簧片的限制;锁止销上的螺帽突破卡位簧片的限制后,锁止销的锁定端移出限位卡槽,锁扣解锁;解锁后隔震装置的两块隔震平板未被锁定而能够自由移动,从而发挥隔震装置的隔震功能。
进一步地,锁止销上的螺帽突破卡位簧片的限制后,卡位簧片向内收拢而卡住锁止销上的螺帽,从而使得锁止销的锁定端不会自行移动回限位卡槽中。
本发明所述的隔震装置在受到外力冲击而自动解锁后,无法自动恢复锁定状态。需要待外力撤除后,人为操作两块隔震平板复位对齐,然后人为推动锁止销使螺纹连接在锁止销上的螺帽不断压缩弹性件并撑开卡位簧片,直至螺帽又被重新限定在卡位簧片与弹性件之间,此时锁止销的锁定端插入限位卡槽中,锁扣恢复锁定状态,隔震装置被锁定。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
(1)本发明利用独特结构的锁扣实现对隔震装置反复锁定、解锁的功能,锁扣能够被多次使用而不需要每次破坏后就被更换;
(2)本发明所述隔震装置在无地震等外力作用时可以通过锁扣锁位而限制隔震平板间自由移动,受到地震等外力作用时利用安装有螺帽的锁止销相对于限位卡槽、卡位簧片的位置变化实现锁扣自动解锁,解锁后隔震装置的两块隔震平板就能自由移动而发挥对需要保护的物品达到发挥隔震减震的效果;待地震等外力撤除时,人工恢复两块隔震平板的位置并推动锁扣的插销组件即可恢复隔震装置的锁定状态;
(3)本发明中锁扣结构是通过基座、卡座横向错位时迫使锁止销的锁定端沿限位卡槽内壁面从较低处向较高处运动,将安装在基座中的锁止销从卡座中推出,利用其固有的形位关系实现自动解锁,此时隔震装置所承载的物品重量对整个锁扣结构的参数影响不大,因此本发明锁扣无需根据不同设备或文物重量进行定制设计,可统一规格设计,批量生产制造,成本低廉;也就是说本发明所述的锁扣通用性比较好;
(4)本发明中设置在卡座上的限位卡槽为不大于半球的部分球型槽,槽的内壁面是球面,而锁止销的锁定端的外壁面也是球面,因此锁止销的锁定端可以在限位卡槽内壁面顺滑移动,能从结构设计方面有效避免隔震装置产生卡顿的情况;
(5)本发明中锁扣装置在解锁过程中,锁止销的锁定端会现在限位卡槽内进行一定范围的滑动,直至插销组件弹出时锁止销的锁定端完全脱离限位卡槽,此过程为地震加速度的从小增大提供了缓冲,防止了加速度的突变。
附图说明
图1为本发明中锁扣的结构示意图。
图2为本发明中锁扣的爆炸结构示意图。
图3为螺帽、弹性件、锁止销的连接关系示意图。
图4为卡位簧片的结构示意图。
图5为地震未发生时锁扣的状态示意图。
图6为地震刚发生时锁扣开始活动的状态示意图。
图7为锁扣的插销组件完全弹出的状态示意图。
图8为卡位簧片的结构参数示意及状态1时锁止销的受力分析示意图。
图9为状态2时锁止销受力分析示意图。
图10为图9中卡位簧片向外张开时外置变化示意。
图11为锁止销在限位卡槽中横向移动距离与轴向移动距离的几何关系示意图。
图12为带有锁扣的隔震装置的工况示意图。
图13为螺帽采用锥台型时锁扣结构锁定时状态示意图。
图14为螺帽采用锥台型时锁扣结构处于解锁的临界状态示意图。
图15为螺帽采用锥台型时锁扣结构未锁定时状态示意图。
其中:1、基座;11、安装槽;2、卡座;21、限位卡槽;3、螺帽;4、弹性件;41、压缩弹簧;5、锁止销;51、锁定端;52、限位凸环;6、卡位簧片;61、固接部;62、安装连接部;63、第一弯折部;64、限位卡挡部;65、第二弯折部;66、张开延伸部。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案、优点更加清楚,下面将结合附图对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1:
本实施例提供了一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置,包括一上一下设置的两块隔震平板以及连接两块隔震平板的锁扣。一上一下设置的两块隔震平板通过锁扣连接的结构,类似于“授权公告号:CN210686805U;发明创造名称:一种新型的隔震方盘装置”的中国实用新型专利,或“授权公告号:CN210565995U;发明创造名称:一种正交导轨式的隔震装置及隔震平台”的中国实用新型专利。本实施例的一个核心改进点在于连接两块隔震平板的锁扣结构。
具体地,如图1、图2所示,所述锁扣包括设置有安装槽11的基座1、设置有限位卡槽21的卡座2、安装在基座1侧壁的卡位簧片6、贯穿安装槽11的锁止销5、套接在锁止销5上的弹性件4以及安装在锁止销5上的螺帽3;所述基座1、卡座2分别安装在两块隔震平板上。
如图3所示,所述卡位簧片6从靠近基座1一侧向远离基座1一侧分别设置固接部61、安装连接部62、限位卡挡部64、张开延伸部66;所述安装连接部62、限位卡挡部64之间连接处朝靠近螺帽3的方向向内弯折,并形成第一弯折部63;所述限位卡挡部64、张开延伸部66之间连接处朝远离螺帽3的方向而向外弯折,并形成第二弯折部65。
如图4所示,所述螺帽3、锁止销5共同组成了通过弹性件4弹性限位安装在基座1上的插销组件;所述安装槽11一端设置沉头槽,位于沉头槽中的弹性件4采用压缩弹簧41,且压缩弹簧41的两端分别与螺帽3、基座1接触;所述卡位簧片6的限位卡挡部64与螺帽3外壁面接触并通过螺帽3向锁止销5提供限制锁止销5轴向自由移动的约束力;所述锁止销5穿过安装槽11、伸向卡座2的一端为顶端圆滑过渡的锁定端51。
如图2、图11所示,所述卡座2的限位卡槽21为半径为R且开口端半径为r的部分球型槽,且r不大于R。
当锁止销5的锁定端51位于限位卡槽21内部时,所述隔震装置的两块隔震平板通过锁扣锁定;
当锁止销5的锁定端51位于限位卡槽21外部时,所述隔震装置的两块隔震平板未锁定;
基座1与卡座2发生位移而使得锁止销5的锁定端51从限位卡槽21的最底部移动至开口端边缘时,螺帽3与卡位簧片6的相对位置关系刚好是螺帽3向外推开卡位簧片6至螺帽3突破卡位簧片6限制的临界位置。因此,锁扣通过基座1、卡座2横向错位时迫使锁止销5的锁定端51沿限位卡槽21内壁面从较低处向较高处运动,将安装在基座1中的锁止销5从卡座2中推出,利用其固有的形位关系实现自动解锁,此时隔震装置所承载的物品重量对整个锁扣结构的参数影响不大。
如图5、图6、图7所示,本实施例所述隔震装置采用上述特殊结构的锁扣连接两块隔震平板,在无地震等外力作用时可以通过锁扣锁位而限制隔震平板间自由移动,受到地震等外力作用时利用安装有螺帽3的锁止销5相对于限位卡槽21、卡位簧片6的位置变化实现锁扣自动解锁,解锁后隔震装置的两块隔震平板就能自由移动而发挥对需要保护的物品达到发挥隔震减震的效果。
本实施例所述隔震装置中所采用的锁扣,一是可以反复多次使用而不需要每次破坏后就被更换;二是锁扣参数设计受载荷影响较小,通用性较好;三是为地震加速度的从小增大提供了缓冲,防止了加速度的突变。
实施例2:
本实施例在实施例1的基础上,进一步优化。如图12所示,锁扣整体安装在隔震平板的侧壁:若基座1安装在上方的隔震平板上,则卡座2安装在下方的隔震平板上;反之亦然,若基座1安装在下方的隔震平板上,则卡座2安装在上方的隔震平板上。当然,通常选用“基座1与上方的隔震平板连接,卡座2与下方的隔震平板连接”的安装方案。
如图1-图7所示,所述锁扣包括基座1、卡座2、卡位簧片6、锁止销5、弹性件4、螺帽3以及用于安装基座1、卡座2、卡位簧片6的螺栓类连接件。其中,锁止销5与螺纹连接在锁止销5上的螺帽3共同组成一个插销组件,此插销组件通过压缩弹簧41等弹性件4弹性安装在基座1上,插销组件可相对于基座1沿锁止销5的轴向移动。
如图1所示,所述基座1上设置有安装槽11。通常基座1通过螺栓等连接件与隔震平板连接进行固定安装。所述安装槽11一端设置沉头槽,弹性件4位于沉头槽中,且弹性件4的两端分别与螺帽3、基座1接触;所述锁止销5穿过安装槽11、伸向卡座2的一端为顶端圆滑过渡的锁定端51。所述卡位簧片6的限位卡挡部64与螺帽3远离弹性件4的端面边缘接触并通过螺帽3向锁止销5提供限制锁止销5轴向自由移动的约束力。
如图1、图2、图11所示,所述卡座2上设置有限位卡槽21。通常卡座2通过螺栓等连接件与隔震平板连接进行固定安装。所述卡座2的限位卡槽21为半径为R且开口端半径为r的部分球型槽,且r不大于R。所述限位卡槽21的空腔是球形面但其空间不大于半个球体的空间,也就是说,限位卡槽21为半球型或小于半球型的旋转体空腔。另一方面,通常将锁止销5的锁定端51设计成半球型,此时锁止销5的锁定端51与限位卡槽21接触、滑动更顺滑,摩擦力比较小。
如图1所示,所述卡位簧片6安装在基座1的侧壁。虽然一个卡位簧片6也能实现其功能,但为了保证工作稳定性,通常在插销组件两侧对称设置两个卡位簧片6,此时两个卡位簧片6分别与基座1连接。进一步地,所述卡位簧片6通过短螺栓等连接件与基座1可拆卸连接,可拆卸的连接方式方便替换易损耗的卡位簧片6以保证锁扣的正常工作,同时减少维护成本。
如图3所示,所述卡位簧片6从靠近基座1一侧向远离基座1一侧分别设置固接部61、安装连接部62、限位卡挡部64、张开延伸部66;所述安装连接部62、限位卡挡部64之间连接处朝靠近螺帽3的方向向内弯折,并形成第一弯折部63;所述限位卡挡部64、张开延伸部66之间连接处朝远离螺帽3的方向而向外弯折,并形成第二弯折部65。所述卡位簧片6与螺帽3外周壁面接触的位置记为插销卡位,当螺帽3被外力推动而压缩弹性件4使得卡位簧片6的限位卡挡部64与螺帽3上端面的外缘接触时,插销组件被轴向限位卡住;当螺帽3上端面的外缘越过第二弯折部65时,插销组件轴向弹出;此时卡位簧片6的第二折弯部与螺帽3的外周壁面接触或者卡位簧片6与螺帽3的外周壁面不接触。
如图4所示,所述锁止销5设置有限位凸环52,螺纹连接在锁止销5上的螺帽3和限位凸环52分别位于安装槽11的两端。利用限位凸环52和螺帽3将锁止销5上行、下行位置同时进行限定;即使锁止销5脱离限位卡槽21也不会随意掉落。
如图4所示,所述锥台型螺帽,且锥台型螺帽靠近安装槽11的一端为直径较小的小端。所述沉头槽开口端的外径不大于锥台型螺帽小端的直径。采用锥台型螺帽设计有两个目的:第一、当锥台型螺帽突破卡位簧片6的限制而带着插销组件一起弹出而解锁时,卡位簧片6会向内收拢,卡位簧片6与锥台型螺帽外壁接触位置到轴线的距离小于螺帽3大端的半径,从结构上能够更好地限制弹出的锁止销5随意回落到限位卡槽21中;第二、当锥台型螺帽位于卡位簧片6与弹性件4之间时,锥台型螺帽的小端始终不会落入限位卡槽21中,从而保证解锁时只要克服锁止销5的锁定端51与限位卡槽21内壁面之间的摩擦力即可发生相对移动。
实施例3:
本实施例在实施例2的基础上,本实施例以基座1安装在上方的隔震平板、卡座2安装在下方的隔震平板的常见安装方式,且基座1上对称安装两片卡位簧片6的锁扣结构为例,进行更详细地说明。
如图1所示,所述锁扣包括基座1、卡座2、卡位簧片6、锁止销5、压缩弹簧41、锥台型螺帽以及连接件,其中连接件图中未示出。
首先,所述锁扣必须同时满足以下设计要求。
(1)螺帽3和卡位簧片6处于插销卡位时,压缩弹簧41处于被压缩的状态,且锁止销5的锁定端51伸入限位卡槽21;
通常,需要调试基座1与卡座2之间的距离,使得螺帽3和卡位簧片6处于插销卡位时,锁止销5的锁定端51位于限位卡槽21的最底端。
(2)锁止销5的锁定端51的最顶端至螺帽3的上端面之间的距离高于卡位簧片6第二弯折部65与限位卡槽21开口端之间的距离;同时,压缩弹簧41仅承载插销组件的自重时,螺帽3的上端面高于卡位簧片6的第二弯折部65;
通常,插销组件结构小巧、自重较轻。因此,为了简化设计,可以先忽略插销组件自重影响,确保压缩弹簧41的自然长度与螺帽3的高度之和明显大于第二弯折部65与沉头槽底部之间的距离;同时,通过调整螺帽3在锁止销5上的位置,确保锁止销5的锁定端51的最顶端至螺帽3的上端面之间的距离高于卡位簧片6第二弯折部65与限位卡槽21开口端之间的距离。
其次,如图8所示,所述卡位簧片6的安装连接部62从基座1向螺帽3一侧伸出的长度为L,卡位簧片6的横向宽度为b,卡位簧片6的横向厚度为t,卡位簧片6的弹性模量是E,不同的簧片材料其弹性模量不同;卡位簧片6的弹簧常数是k卡位簧片
所述弹性件4的弹簧常数满足以下关系:
Figure BDA0002999952520000081
再者,所述锁扣同时满足状态1、状态2、状态3。
状态1:地震未发生时,或者说日常使用中,也无其他外力撞击的情况下,锁扣处于锁定状态,此时锁止销5的锁定端51位于限位卡槽21的最底端;如图5、图8所示,此时锁扣对隔震装置及其安放在隔震装置上的负载起锁位作用。通常要求锁定状态下,锁止销5的锁定端51位于限位卡槽21的最低处。同时,如图13所示,卡位簧片6的限位卡挡部64通过螺帽3迫使压缩弹簧41被压缩并使螺帽3被限位在卡位簧片6的限位卡挡部64、压缩弹簧41之间。
所述卡位簧片6因与螺帽3接触并施加限位作用力而发生的微小变形量为δ,压缩弹簧41的被压缩量为Δ;此时,卡位簧片6第一弯折部63的弯折角度为90°+θ;
其中,卡位簧片6的弹簧常数是k卡位簧片;所述弹性件4的弹簧常数是k弹性件
所述锁止销5的锁定端51位于限位卡槽21中,限位卡槽21对锁止销5施加的作用力为N,N≥0;
所述压缩弹簧41对螺帽3施加的使其远离基座1的作用力为F1,F1>0;
所述卡位簧片6的弹力为F2,F2>0;
忽略插销组件自重,此时满足以下关系:
N+F1=2·F2·cosθ (式1.1);
F1=k弹性件·Δ (式1.2);
F2=k卡位簧片·δ (式1.3);
由此可见,当螺帽3被限位在卡位簧片6的限位卡挡部64、压缩弹簧41之间时,锁止销5受到的限位卡槽21施加的作用力N与压缩弹簧41施加的作用力F1之和与卡位簧片6此时弹力F2在锁止销5轴向的分力平衡。
状态2:地震发生时或受到外力冲击时,如图6所示,锁止销5的锁定端51从限位卡槽21的最底端向限位卡槽21的边缘移动,迫使螺帽3向上运动到卡位簧片6的插销卡位,如图14所示。
当受到外力而使螺帽3向外推开卡位簧片6至螺帽3突破卡位簧片6限制的临界位置前,锁止销5的锁定端51沿限位卡槽21移动一段距离但还没有脱离限位卡槽21,即卡座2相对于基座1移动的距离为u1且u1≤r;如图9、图10所示,卡位簧片6在微小变形量δ的基础上又向外张开产生变形量Δδ,锁止销5沿轴向移动的距离为h1。
如图9所示,所述锁止销5的锁定端51位于限位卡槽21中,限位卡槽21对锁止销5施加的作用力为N’;
如图9所示,所述压缩弹簧41对螺帽3施加的使其远离基座1的作用力为F1’;
如图9所示,所述卡位簧片6的弹力为F2’;
此时满足以下关系:
N'+F1'=2·F2'·cosθ (式2.1);
F1'=k弹性件·(Δ-h1) (式2.2);
F2'=k卡位簧片·(δ+Δδ) (式2.3);
Figure BDA0002999952520000091
其中,Δδ与卡位簧片6尺寸有关。
地震来临时,地面瞬时加速度为a1,通过两次积分可得地面位移u1,即基座1与卡座2的相对位移是u1,锁止销5在限位卡槽21中的横向移动的距离也为u1,此时锁止销5在限位卡槽21中轴线移动的距离为h1,如图11所示,此时满足式2.4的关系。由于锁止销5向上移动了h1而造成卡位簧片6弹力F2、压缩弹簧41弹力F1、限位卡槽21反向作用力N都发生了变化。
当地面加速度a1达到或者超过锁扣设计的加速度临界值时,锁止销5的锁定端51移动向限位卡槽21的开口端边缘中间的某一点时,进入解锁的临界状态。此时u1小于等于r,且u1等于r是理论的设计极限。此设计要求锁止销5发生轴向移动且锁定端51为脱离限位卡槽21时就能解锁。
状态3:如图15所示,当螺帽3突破卡位簧片6限制后,螺帽3和锁止销5在压缩弹簧41弹力作用下继续弹出距离h2且h2>0,使得锁止销5的锁定端51不再与卡座2接触。解锁后,卡位簧片6与螺帽3二者仍然接触或者二者完全分离,这两种状态不影响解锁。
当锁止销5从状态2所对应的解锁的临界状态继续向上移动,螺帽3便突破了卡位簧片6的限制,带动整个插销组件一起向上弹出。在压缩弹簧41的作用下,若无外力,插销组件不会自动回落至限位卡槽21中。在地震结束后或外力撤除后,人们可以直接把锁扣按压归位,简单便捷,不需要进行任何更换或维护。
本实施例的其他部分与实施例2的内容相同,故不再赘述。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置,包括一上一下设置的两块隔震平板以及连接两块隔震平板的锁扣;其特征在于:所述锁扣包括设置有安装槽(11)的基座(1)、设置有限位卡槽(21)的卡座(2)、安装在基座(1)侧壁的卡位簧片(6)、贯穿安装槽(11)的锁止销(5)、套接在锁止销(5)上的弹性件(4)以及安装在锁止销(5)上的螺帽(3);所述基座(1)、卡座(2)分别安装在两块隔震平板上;
所述卡位簧片(6)从靠近基座(1)一侧向远离基座(1)一侧分别设置固接部(61)、安装连接部(62)、限位卡挡部(64)、张开延伸部(66);所述安装连接部(62)、限位卡挡部(64)之间连接处朝靠近螺帽(3)的方向向内弯折,并形成第一弯折部(63);所述限位卡挡部(64)、张开延伸部(66)之间连接处朝远离螺帽(3)的方向而向外弯折,并形成第二弯折部(65);
所述螺帽(3)、锁止销(5)共同组成了通过弹性件(4)弹性限位安装在基座(1)上的插销组件;所述安装槽(11)一端设置沉头槽,弹性件(4)位于沉头槽中,且弹性件(4)的两端分别与螺帽(3)、基座(1)接触;所述锁止销(5)穿过安装槽(11)、伸向卡座(2)的一端为顶端圆滑过渡的锁定端(51);
所述卡座(2)的限位卡槽(21)为半径为R且开口端半径为r的部分球型槽,且r不大于R;当锁止销(5)的锁定端(51)位于限位卡槽(21)内部时,所述隔震装置的两块隔震平板通过锁扣锁定;此时,所述卡位簧片(6)的限位卡挡部(64)与螺帽(3)远离弹性件(4)的端面边缘接触并通过螺帽(3)向锁止销(5)提供限制锁止销(5)轴向自由移动的约束力;当锁止销(5)的锁定端(51)位于限位卡槽(21)外部时,所述隔震装置的两块隔震平板未锁定;
基座(1)与卡座(2)发生位移而使得锁止销(5)的锁定端(51)从限位卡槽(21)的低处向开口端边缘移动过程中,螺帽(3)与卡位簧片(6)的相对位置关系是:由螺帽(3)向外推开卡位簧片(6)直至螺帽(3)突破卡位簧片(6)限制的临界位置。
2.根据权利要求1所述的一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置,其特征在于:所述锁止销(5)设置有限位凸环(52),螺纹连接在锁止销(5)上的螺帽(3)和限位凸环(52)分别位于安装槽(11)的两端。
3.根据权利要求1所述的一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置,其特征在于:所述锁止销(5)的锁定端(51)呈半球型。
4.根据权利要求3所述的一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置,其特征在于:所述锥台型螺帽,且锥台型螺帽靠近安装槽(11)的一端为直径较小的小端。
5.根据权利要求4所述的一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置,其特征在于:所述弹性件(4)为均质的压缩弹簧(41)。
6.根据权利要求4所述的一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置,其特征在于:所述沉头槽开口端的外径不大于锥台型螺帽小端的直径。
7.根据权利要求1所述的一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置,其特征在于:
所述卡位簧片(6)的安装连接部(62)从基座(1)向螺帽(3)一侧伸出的长度为L,卡位簧片(6)的横向宽度为b,卡位簧片(6)的横向厚度为t,卡位簧片(6)的弹性模量是E,卡位簧片(6)的弹簧常数是k卡位簧片
所述弹性件(4)的弹簧常数满足以下关系:
Figure FDA0002999952510000021
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置,其特征在于:所述基座(1)、卡座(2)分别通过固接螺栓与隔震平板连接。
9.一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置的解锁方法,其特征在于,当如权利要求1-7任一项所述的隔震装置受到外力的瞬时加速度超过锁扣的加速度临界值时,锁止销(5)位于限位卡槽(21)中的锁定端(51)沿限位卡槽(21)壁面从限位卡槽(21)内腔较低处向较高处移动;锁止销(5)整体向基座(1)一侧移动,此时锁止销(5)上的螺帽(3)推动卡位簧片(6)向外张开,直至锁止销(5)上的螺帽(3)突破卡位簧片(6)的限制;锁止销(5)上的螺帽(3)突破卡位簧片(6)的限制后,锁止销(5)的锁定端(51)移出限位卡槽(21),锁扣解锁;解锁后隔震装置的两块隔震平板未被锁定而能够自由移动,从而发挥隔震装置的隔震功能。
10.根据权利要求9所述的一种地震时能自动触发解锁功能的隔震装置的解锁方法,其特征在于,锁止销(5)上的螺帽(3)突破卡位簧片(6)的限制后,卡位簧片(6)向内收拢而卡住锁止销(5)上的螺帽(3),从而使得锁止销(5)的锁定端(51)不会自行移动回限位卡槽(21)中。
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