CN113090707A - 一种服务器机柜万向抑震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种服务器机柜万向抑震装置,包括柜体、设置于所述柜体上的万向消能机构,所述万向消能机构包括与所述柜体相连的安装底架、设置于所述安装底架中的配重组件,以及设置于所述安装底架上并与所述配重组件相连、用于通过弹性形变吸收地震横波传递到所述配重组件上的水平X向的振动能量的X向消能组件,和设置于所述安装底架上并与所述配重组件相连、用于通过弹性形变吸收地震横波传递到所述配重组件上的水平Y向的振动能量的Y向消能组件。本发明所提供的服务器机柜万向抑震装置,能够对水平面内任意方向传递的地震横波进行吸收,提高减振抑震效果,削弱服务器组件受地震横波冲击造成的破坏影响。
Description
技术领域
本发明涉及服务器技术领域,特别涉及一种服务器机柜万向抑震装置。
背景技术
随着中国电子技术的发展,越来越多的电子设备已得到广泛使用。
服务器是电子设备中的重要组成部分,是提供计算服务的设备。由于服务器需要响应服务请求,并进行处理,因此一般来说服务器应具备承担服务并且保障服务的能力。根据服务器提供的服务类型不同,分为文件服务器、数据库服务器、应用程序服务器、WEB服务器等。
在大数据时代,大量的IT设备会集中放置在数据中心的服务器机柜中。这些数据中心包含各类型的服务器、存储、交换机及大量的机箱及其它基础设施。在一些高档企业服务器中,由于内部结构复杂,内部设备较多,许多不同的设备单元都放在一个服务器机柜中。
全球每年约有500多万次地震,严重危害的地震每年大约有一二十次。地震可以给数据中心带来断电、机房、机柜坍塌、线缆损坏、数据丢失等诸多问题,如因机柜设备损坏而导致宝贵数据丢失,其损失则是无法计算的。尤其近年来因为云端,大数据及未来有5G,AI等需求,云端/数据中心与机柜的需求数量倍增,数据中心稳定度与耐震等级的要求相对增多。
地震从震源处产生的地动能量,传递到机柜底部,当地震横波振动频率接近机柜固有频率时,将达到共振效应,使得机柜产生过大的横向位移晃动。过大的位移量将使得结构部件受压和产生撞击,进而形成撞击破坏、弯曲位移及永久变形量。目前,地震发生时只能依靠服务器机柜本身的结构强度去承受地震能量,基本不具备任何减振、防震措施。部分服务器机柜采用弹簧进行吸能,然而只能针对某一个方向上的振动,地震横波对服务器机柜可能造成水平面上的任意方向的振动,因此减振、抑震效果较差。
因此,如何对水平面内任意方向传递的地震横波进行吸收,削弱服务器组件受地震横波冲击造成的破坏影响,是本领域技术人员面临的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种服务器机柜万向抑震装置,能够对水平面内任意方向传递的地震横波进行吸收,提高减振抑震效果,削弱服务器组件受地震横波冲击造成的破坏影响。
为解决上述技术问题,本发明提供一种服务器机柜万向抑震装置,包括柜体、设置于所述柜体上的万向消能机构,所述万向消能机构包括与所述柜体相连的安装底架、设置于所述安装底架中的配重组件,以及设置于所述安装底架上并与所述配重组件相连、用于通过弹性形变吸收地震横波传递到所述配重组件上的水平X向的振动能量的X向消能组件,和设置于所述安装底架上并与所述配重组件相连、用于通过弹性形变吸收地震横波传递到所述配重组件上的水平Y向的振动能量的Y向消能组件。
优选地,所述万向消能机构外挂于所述柜体的顶端表面和/或内置于所述柜体的内部安装空间。
优选地,所述万向消能机构在所述柜体上设置有1~8个。
优选地,各所述万向消能机构在所述柜体上沿水平方向并列排布和/或沿垂直方向重叠排布。
优选地,所述安装底架为矩形框架,且所述X向消能组件沿所述安装底架的横向分布,所述Y向消能组件沿所述安装底架的纵向分布,所述配重组件设置于所述安装底架的中心区域。
优选地,所述配重组件包括主配重块、可拆卸地设置于所述主配重块上的若干块子配重块。
优选地,所述主配重块的底面设置有若干个万向滚轮。
优选地,所述X向消能组件包括设置于所述安装底架的横向两侧边上的X向安装座、连接于所述X向安装座与所述主配重块的对应侧边之间的X向弹簧。
优选地,所述Y向消能组件包括设置于所述安装底架的纵向两侧边上的Y向安装座、连接于所述Y向安装座与所述主配重块的对应侧边之间的Y向弹簧。
优选地,所述主配重块呈矩形,且其各个侧边的表面均设置有用于与所述X向弹簧或所述Y向弹簧相连的导向柱。
本发明所提供的服务器机柜万向抑震装置,主要包括柜体、万向消能机构。其中,柜体为服务器机柜的主体结构,主要用于安装万向消能机构、服务器节点和其余配件。万向消能机构设置在柜体上,主要用于吸收地震横波传递到服务器机柜上时产生的冲击振动能量。万向消能机构主要包括安装底架、配重组件、X向消能组件和Y向消能组件。其中,安装底架与柜体相连,配重组件设置在安装底架上,具有一定重量,主要用于在服务器机柜产生晃动位移时与其同步产生晃动位移。X向消能组件设置在安装底架上,并与配重组件相连,主要用于在配重组件随柜体产生位移时,通过自身的弹性形变吸收地震横波传递到配重组件上且沿X方向(以安装底架的表面为二维坐标系基准面)传播的振动能量。同理,Y向消能组件设置在安装底架上,并与配重组件相连,主要用于在配重组件随柜体产生位移时,通过自身的弹性形变吸收地震横波传递到配重组件上且沿Y方向(以安装底架的表面为二维坐标系基准面)传播的振动能量。如此,利用X向消能组件和Y向消能组件同时对传递到配重组件上的振动能量进行吸收,无论地震横波在柜体的水平面内沿何种方向传播,总能分解成沿配重组件的水平X向振动能量和沿配重组件的水平Y向振动能量,以便于X向消能组件和Y向消能组件进行吸收。综上所述,本发明所提供的服务器机柜万向抑震装置,能够对水平面内任意方向传递的地震横波进行吸收,提高减振抑震效果,削弱服务器组件受地震横波冲击造成的破坏影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
图2为本发明所提供的另一种具体实施方式的整体结构示意图。
图3为万向消能机构的整体结构示意图。
图4为图3的爆炸图。
图5为X向消能组件的受力模型示意图。
图6为Y向消能组件的受力模型示意图。
其中,图1—图4中:
柜体—1,万向消能机构—2;
安装底架—21,配重组件—22,X向消能组件—23,Y向消能组件—24;
主配重块—221,子配重块—222,万向滚轮—223,导向柱—224,X向安装座—231,X向弹簧—232,Y向安装座—241,Y向弹簧—242。
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做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。
请参考图1、图2,图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图,图2为本发明所提供的另一种具体实施方式的整体结构示意图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中,服务器机柜万向抑震装置主要包括柜体1、万向消能机构2。
其中,柜体1为服务器机柜的主体结构,主要用于安装万向消能机构2、服务器节点和其余配件。
万向消能机构2设置在柜体1上,主要用于吸收地震横波传递到服务器机柜上时产生的冲击振动能量。万向消能机构2主要包括安装底架21、配重组件22、X向消能组件23和Y向消能组件24。
其中,安装底架21与柜体1相连,配重组件22设置在安装底架21上,具有一定重量,主要用于在服务器机柜产生晃动位移时与其同步位移。
X向消能组件23设置在安装底架21上,并与配重组件22相连,主要用于在配重组件22随柜体1产生位移时,通过自身的弹性形变吸收地震横波传递到配重组件22上且沿X方向(以安装底架21的表面为二维坐标系基准面)传播的振动能量。
同理,Y向消能组件24设置在安装底架21上,并与配重组件22相连,主要用于在配重组件22随柜体1产生位移时,通过自身的弹性形变吸收地震横波传递到配重组件22上且沿Y方向(以安装底架21的表面为二维坐标系基准面)传播的振动能量。
如此,利用X向消能组件23和Y向消能组件24同时对传递到配重组件22上的振动能量进行吸收,无论地震横波在柜体1的水平面内沿何种方向传播,总能分解成沿配重组件22的水平X向振动能量和沿配重组件22的水平Y向振动能量,以便于X向消能组件23和Y向消能组件24进行吸收。
综上所述,本实施例所提供的服务器机柜万向抑震装置,能够对水平面内任意方向传递的地震横波进行吸收,提高减振抑震效果,削弱服务器组件受地震横波冲击造成的破坏影响。
如图3所示,图3为万向消能机构2的整体结构示意图。
在关于万向消能机构2的一种优选实施例中,考虑到受地震横波冲击影响,柜体1的底部晃动位移量最小,而柜体1的顶部晃动位移量最大,因此可将万向消能机构2外挂在柜体1的顶端表面。如此设置,万向消能机构2的存在不对柜体1的内部造成影响,不占用服务器节点的安装空间。当然,万向消能机构2还可同时或单独设置在柜体1的内部安装空间中,如此也可正常发挥万向消能机构2的吸能效果,但要适当占用一定的柜体1内部安装空间。
为提升万向消能机构2的消能效果,提高减振效果,在本实施例中,万向消能机构2在柜体1上同时设置多个,比如1~8个等。同时,各个万向消能机构2在柜体1上的具体设置位置不定,比如部分万向消能机构2外挂在柜体1的顶端表面,部分万向消能机构2设置在柜体1的内部等。
此外,为最大化利用各个万向消能机构2的吸能效果,在本实施例中,各个万向消能机构2在柜体1上沿水平方向并列排布,比如并列排布2~4个等。同时,当万向消能机构2的数量较多时,还可在柜体1的顶端表面上沿垂向方向进行重叠排布。
如图4所示,图4为图3的爆炸图。
在关于安装底架21的一种优选实施例中,为更加适应X向消能组件23与Y向消能组件24的安装,在本实施例中,安装底架21具体为矩形框架。同时,X向消能组件23具体设置在安装底架21的横向方向(X轴方向),沿安装底架21的横向分布。同理,Y向消能组件24具体设置在安装底架21的纵向方向(Y轴方向),沿安装底架21的纵向分布。至于配重组件22,由于配重组件22可能随柜体1产生水平面内的任意方向的位移,因此将配重组件22防止在安装底架21的中心区域,从而防止对配重组件22的位移产生干涉。当然,安装底架21的具体形状也并不仅限于矩形框架,其余比如多边形框架等同样可以采用。
在关于配重组件22的一种优选实施例中,该配重组件22主要包括主配重块221和子配重块222。其中,主配重块221一般仅配置一块,其具体重量较大,且事先固定,可根据需要进行选择。子配重块222一般可同时配置多块,其具体重量较小,且并不固定,可根据需要在主配重块221上进行增减,以精确地调节整个配重组件22的总重量。
为便于子配重块222在主配重块221上的增减调节操作,在本实施例中,各块子配重块222均可拆卸地设置在主配重块221上。具体的,本实施例在主配重块221的表面开设有安装槽,而子配重块222可滑动安装进安装槽内,多块子配重块222可依次安装进安装槽内,并形成垂向重叠安装。
考虑到配重组件22在受到地震横波冲击振动影响时,可能会在安装底架21的表面上进行水平面内任意方向的位移,为保证配重组件22能够顺利产生位移,本实施例在主配重块221的底面安装了若干个万向滚轮223。如此设置,通过万向滚轮223的在水平面内的360°方向滚动,可保证主配重块221在安装底架21的表面上进行水平面内任意位移(不包括旋转运动)。
在关于X向消能组件23的一种优选实施例中,该X向消能组件23主要包括X向安装座231和X向弹簧232。其中,X向安装座231具体设置在安装底架21的横向两侧边上,X向弹簧232的一端连接在X向安装座231上,X向弹簧232的另一端连接在主配重块221的对应侧边上。如此设置,在安装底架21的表面内,当配重组件22在位移时产生沿安装底架21的X轴方向的分位移时,将通过安装底架21横向两侧的X向弹簧232的压缩变形对振动能量进行吸收。
在关于Y向消能组件24的一种优选实施例中,该Y向消能组件24主要包括Y向安装座241和Y向弹簧242。其中,Y向安装座241具体设置在安装底架21的纵向两侧边上,Y向弹簧242的一端连接在Y向安装座241上,Y向弹簧242的另一端连接在主配重块221的对应侧边上。同理,如此设置,在安装底架21的表面内,当配重组件22在位移时产生沿安装底架21的Y轴方向的分位移时,将通过安装底架21纵向两侧的Y向弹簧242的压缩变形对振动能量进行吸收。
此外,为便于X向弹簧232、Y向弹簧242与主配重块221上的对应侧边的连接,在本实施例中,主配重块221具体呈矩形块,并且其横向侧边与安装底架21的横向侧边平行,纵向侧边与安装底架21的纵向侧边平行。同时,在主配重块221的各个侧边的表面上均设置有导向柱224,该导向柱224主要用于与X向弹簧232、Y向弹簧242进行连接,并同时对X向弹簧232、Y向弹簧242的弹性形变提供轴向导向作用。当然,导向柱224还可同时在X向安装座231、Y向安装座241上。
如图5、图6所示,图5为X向消能组件23的受力模型示意图,图6为Y向消能组件24的受力模型示意图。
地震产生时,在地震横波冲击的作用下,整机柜将做近似阻尼振动运动。
设xg(t)″为沿X方向的地表振动曲线,yg(t)″为沿Y方向的地表振动曲线,以配重组件22在柜体1上同时设置有两块为例,其沿X方向运动的阻尼振动曲线分别为x2(t)、x3(t),其沿Y方向运动的阻尼振动曲线分别为y2(t)、y3(t),其质量(惯性系数)分别为m2、m3,其分别对应的阻尼系数为c2、c3,其刚性系数(弹性系数)由于均通过相同的X向弹簧232和Y向弹簧242产生,因此均为ks。相应的,柜体1由于安装在地面上,与地面之间也存在一定阻尼振动运动,其沿X方向运动的阻尼振动曲线为x1(t),其沿Y方向运动的阻尼振动曲线为y1(t),其质量为m1,对应的阻尼系数为c1,其刚性系数为k1。因此,有下列振动方程:
m1x1〃+c1x1′+k1x1=-m1xg(t)″;
m2x2″+c2x2′+4ksx2=0;
m3x3″+c3x3′+4ksx3=0;
m1y1〃+c1y1′+k1y1=-m1yg(t)″;
m2y2″+c2y2′+4ksy2=0;
m3y3″+c3y3′+4ksy3=0;
如此,根据上述振动方程可针对性地通过柜体1和各个配重组件22的不同惯性系数m、阻尼系数c、刚性系数k配置不同频率的减振、抑震模块。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种服务器机柜万向抑震装置,其特征在于,包括柜体(1)、设置于所述柜体(1)上的万向消能机构(2),所述万向消能机构(2)包括与所述柜体(1)相连的安装底架(21)、设置于所述安装底架(21)中的配重组件(22),以及设置于所述安装底架(21)上并与所述配重组件(22)相连、用于通过弹性形变吸收地震横波传递到所述配重组件(22)上的水平X向的振动能量的X向消能组件(23),和设置于所述安装底架(21)上并与所述配重组件(22)相连、用于通过弹性形变吸收地震横波传递到所述配重组件(22)上的水平Y向的振动能量的Y向消能组件(24)。
2.根据权利要求1所述的服务器机柜万向抑震装置,其特征在于,所述万向消能机构(2)外挂于所述柜体(1)的顶端表面和/或内置于所述柜体(1)的内部安装空间。
3.根据权利要求2所述的服务器机柜万向抑震装置,其特征在于,所述万向消能机构(2)在所述柜体(1)上设置有1~8个。
4.根据权利要求3所述的服务器机柜万向抑震装置,其特征在于,各所述万向消能机构(2)在所述柜体(1)上沿水平方向并列排布和/或沿垂直方向重叠排布。
5.根据权利要求1-4任一项所述的服务器机柜万向抑震装置,其特征在于,所述安装底架(21)为矩形框架,且所述X向消能组件(23)沿所述安装底架(21)的横向分布,所述Y向消能组件(24)沿所述安装底架(1)的纵向分布,所述配重组件(22)设置于所述安装底架(21)的中心区域。
6.根据权利要求5所述的服务器机柜万向抑震装置,其特征在于,所述配重组件(22)包括主配重块(221)、可拆卸地设置于所述主配重块(221)上的若干块子配重块(222)。
7.根据权利要求6所述的服务器机柜万向抑震装置,其特征在于,所述主配重块(221)的底面设置有若干个万向滚轮(223)。
8.根据权利要求7所述的服务器机柜万向抑震装置,其特征在于,所述X向消能组件(23)包括设置于所述安装底架(21)的横向两侧边上的X向安装座(231)、连接于所述X向安装座(231)与所述主配重块(221)的对应侧边之间的X向弹簧(232)。
9.根据权利要求8所述的服务器机柜万向抑震装置,其特征在于,所述Y向消能组件(24)包括设置于所述安装底架(21)的纵向两侧边上的Y向安装座(241)、连接于所述Y向安装座(241)与所述主配重块(221)的对应侧边之间的Y向弹簧(242)。
10.根据权利要求9所述的服务器机柜万向抑震装置,其特征在于,所述主配重块(221)呈矩形,且其各个侧边的表面均设置有用于与所述X向弹簧(232)或所述Y向弹簧(242)相连的导向柱(224)。
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