CN114321248A - 一种动力平衡型竖向隔震器 - Google Patents
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Abstract
一种动力平衡型竖向隔震器,属于结构振动控制领域。包括滑块、平衡弹簧、质量块、固定块、转轴、刚度调节弹簧等。当地震力向上时,刚度调节弹簧被压缩,刚度调节弹簧向上的力增大,同时滑块与质量块发生远离固定块的运动,平衡弹簧被拉伸产生拉力,此拉力存在竖直向上分量,促使刚度调节弹簧的压缩程度减小,刚度调节弹簧向上的力减小;同理,当地震力向下时,刚度调节弹簧被拉伸,刚度调节弹簧向下的力增大,同时滑块与质量块发生靠近固定块的运动,平衡弹簧被压缩产生压缩力,此压缩力存在竖直向下分量,促使刚度调节弹簧的拉伸程度减小,刚度调节弹簧向下的力减小。从而使刚度调节弹簧对竖杆的力处于恒定状态,起到动力平衡与竖向隔震作用。
Description
技术领域:
本发明涉及一种动力平衡型竖向隔震器,是用于设备的竖向隔震器,属于结构振动控制领域。
背景技术:
用于设备的隔震器,国内外关于水平隔震器的研究较成熟,关于竖向隔震器的研究尚无成熟方案,究其原因,竖向隔震器既要起隔震作用,又要平衡被隔震设备自重,导致设计与加工难度较大,在地震作用下难以同时实现此两功能。
现阶段应用于设备的能实现竖向隔震的隔震器主要有厚层橡胶、弹簧支座、气压及液压等支座。申请号202010380679.7的专利提出一种三维复合隔震器,由上部竖向碟形弹簧隔震器与下部水平厚层橡胶支座组成,上下支座与外部结构之间采用螺栓锚固连接成为整体,可提供良好的水平和竖向隔震需求,提高了承载力和稳定性。赵亚敏等提出一种由碟形弹簧组成的三维隔震器,振动台试验结果显示结构隔震层发生较大的竖向变形,而上部结构的层间相对位移变化不大,具有明显的竖向隔震效果。Fujita研发由空气弹簧支座及地震预警装置组成的智能空气弹簧隔震系统,研发了带有地震预警的空气支座智能隔震系统,地震未发生时,压缩空气积聚在储气罐中;地震发生时,地震预警系统和纵波传感器探测地震波,判断隔震系统是否需要激活,若需要激活,则打开电磁阀,启动压缩机,向空气支座输送压缩空气,此时被隔震结构通过空气支座实现水平与竖向隔震。申请号201410301724.X的专利提供一种用于文物和展柜隔震的液囊型隔震器,通过注油孔灌入硅油,具有水平与竖向隔震功能。
基于已有技术,我们提出在竖向隔震器中加入重力平衡机构,组成一种动力平衡型竖向隔震器,具有以下特点:(1)在地震作用下,装置产生向上的动力大小不变;(2)竖向隔震功能由刚度调节弹簧提供;(3)纯机械构造,不需要供电,不使用电子元器件;(4)体积较小,用于设备或文物的竖向隔振。
发明内容:
本发明涉及一种动力平衡型竖向隔震器,主要解决竖向动力平衡的技术问题,具有良好的竖向隔震功能。
为实现上述目的,本发明的设计方案如下:
其部件包括滑块1、平衡弹簧2、质量块3、固定块4、转轴5、刚度调节弹簧6、水平导向杆7、竖杆8、隔震器顶板9、外壳10。连接方式为:外壳10内装有动力平衡系统,滑块1与质量块3上下相连,滑块1在下侧,质量块3在上侧,滑块1与平衡弹簧2的一端水平相连;滑块1套在水平导向杆7上,滑块1可沿水平导向杆7滑动;平衡弹簧2另一端与固定块4相连,滑块1、质量块3沿水平导向杆7滑动时平衡弹簧2形变量发生改变;水平导向杆7一端有转轴5,转轴5与固定块4相连,固定块4与外壳10相连。滑块1、平衡弹簧2、质量块3、固定块4、转轴5、水平导向杆7组成一个动力平衡系统,两个动力平衡系统以固定块4为中心对称布置,且共用一个固定块4。水平导向杆7另一端上方与竖杆8下端相连,下方与刚度调节弹簧6上端相连;刚度调节弹簧6下端与外壳10相连;竖杆8上端与隔震器顶板9相连。竖杆8上端有滚轮,嵌在隔震器顶板9下表面的轨道里,隔震器顶板9上放置被隔震物体,刚度调节弹簧6、竖杆8、隔震器顶板9、外壳10组成竖向隔震系统。
固定块4、隔震器顶板9、外壳10数量均为一个,固定块4固定于外壳10内部中心。
滑块1、固定块4、隔震器顶板9、外壳10的形状为长方体、正方体或圆柱;竖杆8形状为长方体或圆柱。
制作各部件所用的材料为不锈钢或铝合金等。
附图说明:
图1一种动力平衡型竖向隔震器的平面图
图2一种动力平衡型竖向隔震器内部俯视示意图
图中:滑块1、平衡弹簧2、质量块3、固定块4、转轴5、刚度调节弹簧6、水平导向杆7、竖杆8、隔震器顶板9、外壳10。
具体实施方式:
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步说明。
图1为一种动力平衡型竖向隔震器的平面图,图2为一种动力平衡型竖向隔震器内部俯视示意图。
当地震力向上时,刚度调节弹簧6被压缩,刚度调节弹簧6向上的力增大,同时滑块1与质量块3发生远离固定块4的运动,平衡弹簧2被拉伸产生拉力,此拉力存在竖直向上分量,促使刚度调节弹簧6的压缩程度减小,刚度调节弹簧6向上的力减小;同理,当地震力向下时,刚度调节弹簧6被拉伸,刚度调节弹簧6向下的力增大,同时滑块1与质量块3发生靠近固定块4的运动,平衡弹簧2被压缩产生压缩力,此压缩力存在竖直向下分量,促使刚度调节弹簧6的拉伸程度减小,刚度调节弹簧6向下的力减小。从而使刚度调节弹簧6对竖杆8的力处于恒定状态,起到动力平衡与竖向隔震作用。
隔震频率计算与调整方法为:在平衡弹簧2将被隔震物体11的重力平衡后,设被隔震物体11的质量为m,将被隔震物体11视为单自由度体系,根据刚度调节弹簧6的刚度K,计算出隔震频率;调整方法为选择刚度不同的刚度调节弹簧6进行调整。
质量块3的作用为增大动力平衡力。
Claims (4)
1.一种动力平衡型竖向隔震器,其特征在于:包括滑块(1)、平衡弹簧(2)、质量块(3)、固定块(4)、转轴(5)、刚度调节弹簧(6)、水平导向杆(7)、竖杆(8)、隔震器顶板(9)、外壳(10);连接方式为:外壳(10)内装有动力平衡系统,滑块(1)与质量块(3)上下相连,滑块(1)在下侧,质量块(3)在上侧,滑块(1)与平衡弹簧(2)的一端水平相连;滑块(1)套在水平导向杆(7)上,滑块(1)可沿水平导向杆(7)滑动;平衡弹簧(2)另一端与固定块(4)相连,滑块(1)、质量块(3)沿水平导向杆(7)滑动时平衡弹簧(2)形变量发生改变;水平导向杆(7)一端有转轴(5),转轴(5)与固定块(4)相连,固定块(4)与外壳(10)相连;滑块(1)、平衡弹簧(2)、质量块(3)、固定块(4)、转轴(5)、水平导向杆(7)组成一个动力平衡系统,两个动力平衡系统以固定块(4)为中心对称布置,且共用一个固定块(4);水平导向杆(7)另一端上方与竖杆(8)下端相连,下方与刚度调节弹簧(6)上端相连;刚度调节弹簧(6)下端与外壳(10)相连;竖杆(8)上端与隔震器顶板(9)相连;竖杆(8)上端有滚轮,嵌在隔震器顶板(9)下表面的轨道里,隔震器顶板(9)上放置被隔震物体,刚度调节弹簧(6)、竖杆(8)、隔震器顶板(9)、外壳(10)组成竖向隔震系统。
2.根据权利要求1所述的一种动力平衡型竖向隔震器,其特征在于:固定块(4)、隔震器顶板(9)、外壳(10)数量均为一个,固定块(4)固定于外壳(10)内部中心。
3.根据权利要求1所述的一种动力平衡型竖向隔震器,其特征在于:滑块(1)、固定块(4)、隔震器顶板(9)、外壳(10)的形状为长方体、正方体或圆柱;竖杆(8)形状为长方体或圆柱。
4.根据权利要求1所述的一种动力平衡型竖向隔震器,其特征在于:制作各部件所用的材料为不锈钢或铝合金。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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