CN114922304A - 基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系 - Google Patents

基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系 Download PDF

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Abstract

本发明基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系，涉及国防工程与防护工程领域，尤其涉及基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系，包括基座，所述基座通过固定设置在基座上的负刚度三维隔震支撑单元连接有筒状设备支撑单元，所述筒状设备支撑单元上设置有可拆卸式锁紧装置；所述负刚度三维隔震支撑单元包括固定底板，所述固定底板通过竖向隔震装置与所述筒状设备支撑单元相连；所述竖向隔震装置两侧均设置有水平隔震装置。本发明建立了筒状设备三维隔震运输\贮存体系，利用水平隔震装置和竖向隔震装置实现水平和竖向上的隔震，基于厚肉橡胶支座及碟形弹簧同时隔离水平向及竖向震动作用，并在长期贮存环境下具有增效的高静载能力和低动载刚度。

Description

基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系
技术领域
本发明涉及国防工程与防护工程领域，尤其涉及基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系。
背景技术
筒状设备往往是国防及工业领域的关键重要设备（如各类大型罐体、导弹等），其安全性与可靠性至关重要。筒状设备在运输过程中不可避免的会受到振动荷载的影响，可能会对其精密部件造成损害；此外，在洞库长期贮存过程中，筒状设备亦有可能受到地震荷载的作用及外部打击所带来的的强震冲击荷载作用，对筒状设备的安全与可靠带来严重威胁。鉴于此，亟需进一步探寻提高筒状设备在运输、强震及冲击荷载作用下筒体安全性与可靠性与的方法，减轻震动作用对筒体所可能造成的不利影响，实现筒状设备筒体在不同环境下的震动隔离，提升筒体在运输及长期贮存环境下的安全性与可靠性。
发明内容
本发明目的在于，提供一种显著降低外部震动作用下筒体结构的动力响应，提升筒体在运输及长期贮存时的安全性与可靠性；通过碟形弹簧与厚肉橡胶支座串联，实现在水平及竖向隔振震；基于负刚度弹簧的变形放大特性及负刚度机制，实现在微/小震动环境下，通过SMA丝将震动能量耗散并提供运输\贮存体系的自复位功能，而在微/小震动和强震动作用下可有效降低隔震层刚度，获得增效隔震效果，以实现隔震性能、隔震变形控制和运输贮存稳定性的全面提升的基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系。
本发明基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系，包括基座，所述基座通过固定设置在基座上的负刚度三维隔震支撑单元连接有筒状设备支撑单元，所述筒状设备支撑单元上设置有可拆卸式锁紧装置；
所述负刚度三维隔震支撑单元包括固定底板，所述固定底板通过竖向隔震装置与所述筒状设备支撑单元相连；
所述竖向隔震装置包括固定设置在固定底板上的橡胶支座，所述橡胶支座上固定连接有水平设置的第一连接板，所述第一连接板上方水平设置有第二连接板，所述第一连接板通过沿第一连接板周向设置的挡板与第二连接板相连；
第一连接板、第二连接板及挡板之间的区域为密封区域，所述密封区域内设置有若干个连接第一连接板和第二连接板的碟形弹簧，所述第二连接板上固定连接有所述筒状设备支撑单元；
所述竖向隔震装置两侧均设置有水平隔震装置。
优选地，橡胶支座包括贴合在第一连接板上且与第一连接板固定相连的上封板，所述固定底板上固定连接有第一垫板和第二垫板及中间垫板，所述中间垫板设置在第一垫板和第二垫板之间的固定底板上；
所述中间垫板和上封板之间的区域为中间支座容置区域；
所述第一垫板和第二垫板分别通过第一隔板和第二隔板与上封板固定相连；
上封板、第一垫板及第一隔板围城的区域为第一支座容置区域，上封板、第二垫板及第二隔板围城的区域为第二支座容置区域，且第一隔板和第二隔板位于第一支座容置区域和第二支座容置区域之间；
还包括第一橡胶支座和第二橡胶支座及中间橡胶支座，所述第一橡胶支座填充设置在第一支座容置区域内，第二橡胶支座填充设置在第二支座容置区域内，中间橡胶支座填充设置在中间支座容置区域内。
优选地，水平隔震装置包括固定设置在基座上的固定板，所述固定板朝向竖向隔震装置的一面通过若干个隔震器与距离最近的第一橡胶支座或第二橡胶支座固定相连。
优选地，隔振器包括负刚度弹簧和SMA连接器，所述负刚度弹簧和SMA连接器的一端均与固定板固定相连，另一端均与距离最近的第一橡胶支座或第二橡胶支座固定相连。
优选地，第一橡胶支座和第二橡胶支座及中间橡胶支座均为厚肉橡胶支座。
优选地，第一垫板和第二垫板均为聚四氯乙烯板。
或者优选地，筒状设备支撑单元包括支撑本体，所述支撑本体上固定连接有连接有用于承接筒状设备的支撑底板，所述支撑底板为弧形，支撑底板上铺设有橡胶垫；
所述可拆卸式锁紧装置包括锁定顶板，所述锁定顶板为弧形，锁定顶板对应在支撑底板上方，锁定顶板朝向支撑底板的一面上也设置有橡胶垫，所述锁定顶板和支撑底板之间的柱状区域为筒状设备锁定区域；
所述锁定顶板的一侧通过第一锁定杆与支撑本体铰接相连，锁定顶板的另一侧通过第二锁定杆与支撑本体可拆卸式相连，且第一锁定杆和第二锁定杆与支撑本体连接处分别位于筒状设备锁定区域的两侧。
优选地，所述支撑本体上转动连接有两个相互平行设置的辊筒，所述辊筒通过贯穿支撑本体和辊筒的螺栓相连，螺栓上连接有用于紧固的螺母，当紧固螺母，辊筒与支撑本体固定相连，当拧松螺母，辊筒与支撑本体转动相连；
所述支撑底板背离锁定顶板的一面分别通过至少两组支撑连接杆与支撑本体相连，同一组支撑连接杆中设置两个支撑连接杆，且两个支撑连接杆倒八字形对称设置；
同一组的支撑连接杆的一端与支撑本体上部且位于筒状设备锁定区域两侧的支撑本体铰接，另一端与同一支撑碟簧的一端固定相连，支撑碟簧竖直且固定设置在支撑本体底部上。
优选地，第二锁定杆与支撑本体通过螺栓相连。
本发明与现有技术相比，具有以下优点与有益效果：
1.本发明建立了筒状设备三维隔震运输\贮存体系，利用水平隔震装置和竖向隔震装置实现水平和竖向上的隔震，基于厚肉橡胶支座及碟形弹簧同时隔离水平向及竖向震动作用，并在长期贮存环境下具有增效的高静载能力和低动载刚度。
2.本发明将负刚度弹簧及SMA连接器并联后与厚肉橡胶支座串联，可利用负刚度弹簧的特性有效耗散筒体在微/小振动下的输入能量；而在微/小振动和强震时，基于负刚度的等效负刚度特征则可以获得增效的隔震性能，以实现隔震性能、隔震变形控制和运输\贮存稳定性的全面提升。
3. 本发明可防止筒体在运输、地震及遭遇外部打击冲击时跌落，并能在长期贮存时协助筒体翻转，利用SMA连接器提供运输\贮存的自复位能力，可显著提高筒体的安全性与可靠性。
4.本发明装置设置可参数化设计建造组装，能够有效吸收并耗散震动能量，具有多重储能-耗能高效和鲁棒性强等特点，有较好的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系的横截面示意图。
图2为本发明实施例提供的负刚度三维隔震支座单元示意图。
附图标记：1-筒状设备支撑单元、2-基座、3-第一锁定杆、4-第一连接板、5-碟形弹簧、6-挡板、7-上封板、8-中间橡胶支座、9-负刚度弹簧、10- SMA连接器、11-聚四氯乙烯板、12-第二锁定杆、13-可拆卸式螺栓、14-筒体、15-支撑底板、16-橡胶垫、17-辊筒、18-支撑连接杆、19-支撑碟簧、20-固定板。
具体实施方式
本发明基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系，包括基座2，所述基座2通过固定设置在基座2上的负刚度三维隔震支撑单元连接有筒状设备支撑单元1，所述筒状设备支撑单元1上设置有可拆卸式锁紧装置；
所述负刚度三维隔震支撑单元包括固定底板，所述固定底板通过竖向隔震装置与所述筒状设备支撑单元1相连；
所述竖向隔震装置包括固定设置在固定底板上的橡胶支座，所述橡胶支座上固定连接有水平设置的第一连接板4，所述第一连接板4上方水平设置有第二连接板，所述第一连接板4通过沿第一连接板4周向设置的挡板6与第二连接板相连；
第一连接板4、第二连接板及挡板6之间的区域为密封区域，所述密封区域内设置有若干个连接第一连接板4和第二连接板的碟形弹簧5，所述第二连接板上固定连接有所述筒状设备支撑单元1；
所述竖向隔震装置两侧均设置有水平隔震装置。
碟形弹簧5所在区域密封，以保证工作效能并防止氧化腐蚀生锈。
橡胶支座包括贴合在第一连接板4上且与第一连接板4固定相连的上封板7，所述固定底板上固定连接有第一垫板和第二垫板及中间垫板，所述中间垫板设置在第一垫板和第二垫板之间的固定底板上；
所述中间垫板和上封板7之间的区域为中间支座容置区域；
所述第一垫板和第二垫板分别通过第一隔板和第二隔板与上封板7固定相连；
上封板7、第一垫板及第一隔板围城的区域为第一支座容置区域，上封板7、第二垫板及第二隔板围城的区域为第二支座容置区域，且第一隔板和第二隔板位于第一支座容置区域和第二支座容置区域之间；
还包括第一橡胶支座和第二橡胶支座及中间橡胶支座8，所述第一橡胶支座填充设置在第一支座容置区域内，第二橡胶支座填充设置在第二支座容置区域内，中间橡胶支座8填充设置在中间支座容置区域内。
水平隔震装置包括固定设置在基座2上的固定板20，所述固定板20朝向竖向隔震装置的一面通过若干个隔震器与距离最近的第一橡胶支座或第二橡胶支座固定相连。
隔振器包括负刚度弹簧9和SMA连接器10，所述负刚度弹簧9和SMA连接器10的一端均与固定板20固定相连，另一端均与距离最近的第一橡胶支座或第二橡胶支座固定相连。
第一橡胶支座和第二橡胶支座及中间橡胶支座8均为厚肉橡胶支座。
第一垫板和第二垫板均为聚四氯乙烯板11。
筒状设备支撑单元1包括支撑本体，所述支撑本体上固定连接有连接有用于承接筒状设备的支撑底板15，所述支撑底板15为弧形，支撑底板15上铺设有橡胶垫16；
所述可拆卸式锁紧装置包括锁定顶板，所述锁定顶板为弧形，锁定顶板对应在支撑底板15上方，锁定顶板朝向支撑底板15的一面上也设置有橡胶垫16，所述锁定顶板和支撑底板15之间的柱状区域为筒状设备锁定区域；
所述锁定顶板的一侧通过第一锁定杆3与支撑本体铰接相连，锁定顶板的另一侧通过第二锁定杆12与支撑本体可拆卸式相连，且第一锁定杆3和第二锁定杆12与支撑本体连接处分别位于筒状设备锁定区域的两侧。
支撑本体支撑本体上转动连接有两个相互平行设置的辊筒17，所述辊筒17通过贯穿支撑本体和辊筒17的螺栓相连，螺栓上连接有用于紧固的螺母，当紧固螺母，辊筒17与支撑本体固定相连，当拧松螺母，辊筒17与支撑本体转动相连；
所述支撑底板15背离锁定顶板的一面分别通过至少两组支撑连接杆18与支撑本体相连，同一组支撑连接杆18中设置两个支撑连接杆18，且两个支撑连接杆18倒八字形对称设置；使用时，可以将支撑底板15通过两个中间杆与同一组支撑连接杆18固定相连，中间杆为八字形设置。
同一组的支撑连接杆18的一端与支撑本体上部且位于筒状设备锁定区域两侧的支撑本体铰接，另一端与同一支撑碟簧19的一端固定相连，支撑碟簧19竖直且固定设置在支撑本体底部上。
支撑碟簧19的作用是在静止时可提供足够的竖向刚度，保证贮存体系的竖向承载能力，在受到强烈的竖向振动时，支撑碟簧19可发挥工作机制，在竖向发生微小变形，提供隔振所需的低刚度，隔离竖向振动向筒体14传递。
辊筒17与筒状设备支撑单元1通过同轴可拆卸式螺栓13连接，在贮存状态时，通过螺栓与螺母之间的紧固力保持辊筒17不发生滚动，当需要对筒体14进行翻转时，则可放松可拆卸式螺栓13，以方便筒体14翻转。
支撑连接杆18一侧与支撑碟簧19顶部固连，另一侧与筒状设备支撑单元1通过同轴可拆卸式螺栓13铰接连接，铰接转动一方面满足支撑连接杆18在动力作用下引起的转动以实现低刚度隔振，另一方面方便竖向碟簧的定期更换，防止竖向机能失效。
第二锁定杆12与支撑本体通过螺栓相连。
如图1所示，锁定顶板通过第一锁定杆3和第二锁定杆12固定于筒状设备支撑单元1, 筒状设备支撑单元1底部与负刚度三维隔震支座单元连接并整体固定于基座2上，基座2采用槽钢制作。在运输振动环境、长期贮存遭遇地震荷载及外部冲击时可有效隔离各类水平及竖向震动，同时防止筒体14跌落并有助于筒状设备长期贮存，保障筒体14结构在各类震动环境下的安全性与可靠性。
如图2所示，负刚度三维隔震支座单元上中间橡胶支座8与碟形弹簧5串联连接，负刚度弹簧9与SMA连接器10并联后再与第一橡胶支座或第二橡胶支座串联。聚四氯乙烯板置于第一橡胶支座和第二橡胶支座底部以减小摩擦阻力。负刚度三维隔震支座单元底部通过紧固螺栓与基座2固连，顶部通过紧固螺栓与筒状设备支撑单元1的第二连接板固连。
锁定顶板通过第一锁定杆3和第二锁定杆12与筒状设备支撑单元1连接，第一锁定杆3通过紧固螺栓与锁定顶板相连，并通过紧固螺栓施加紧固力；在筒体14底部设置有支撑底板15，用于支撑筒体14。锁定顶板和支撑底板15相向的一面上均设置有橡胶垫16，使得锁定顶板和支撑底板15与筒体14之间增大摩擦力并防止筒体14与锁定顶板和支撑底板15之间的刚性碰撞并防止筒体14跌落。
此外，筒状设备支撑单元1中包含有辊筒17，可在筒体14长期贮存时协助筒状设备翻转，有利于筒状设备长期贮存。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (9)

1.基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系，包括基座（2），其特征在于，所述基座（2）通过固定设置在基座（2）上的负刚度三维隔震支撑单元连接有筒状设备支撑单元（1），所述筒状设备支撑单元（1）上设置有可拆卸式锁紧装置；
所述负刚度三维隔震支撑单元包括固定底板，所述固定底板通过竖向隔震装置与所述筒状设备支撑单元（1）相连；
所述竖向隔震装置包括固定设置在固定底板上的橡胶支座，所述橡胶支座上固定连接有水平设置的第一连接板（4），所述第一连接板（4）上方水平设置有第二连接板，所述第一连接板（4）通过沿第一连接板（4）周向设置的挡板（6）与第二连接板相连；
第一连接板（4）、第二连接板及挡板（6）之间的区域为密封区域，所述密封区域内设置有若干个连接第一连接板（4）和第二连接板的碟形弹簧（5），所述第二连接板上固定连接有所述筒状设备支撑单元（1）；
所述竖向隔震装置两侧均设置有水平隔震装置。
2.如权利要求1所述基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系，其特征在于，所述橡胶支座包括贴合在第一连接板（4）上且与第一连接板（4）固定相连的上封板（7），所述固定底板上固定连接有第一垫板和第二垫板及中间垫板，所述中间垫板设置在第一垫板和第二垫板之间的固定底板上；
所述中间垫板和上封板（7）之间的区域为中间支座容置区域；
所述第一垫板和第二垫板分别通过第一隔板和第二隔板与上封板（7）固定相连；
上封板（7）、第一垫板及第一隔板围城的区域为第一支座容置区域，上封板（7）、第二垫板及第二隔板围城的区域为第二支座容置区域，且第一隔板和第二隔板位于第一支座容置区域和第二支座容置区域之间；
还包括第一橡胶支座和第二橡胶支座及中间橡胶支座（8），所述第一橡胶支座填充设置在第一支座容置区域内，第二橡胶支座填充设置在第二支座容置区域内，中间橡胶支座（8）填充设置在中间支座容置区域内。
3.如权利要求2所述基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系，其特征在于，所述水平隔震装置包括固定设置在基座（2）上的固定板（20），所述固定板（20）朝向竖向隔震装置的一面通过若干个隔震器与距离最近的第一橡胶支座或第二橡胶支座固定相连。
4.如权利要求3所述基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系，其特征在于，所述隔振器包括负刚度弹簧（9）和SMA连接器（10），所述负刚度弹簧（9）和SMA连接器（10）的一端均与固定板（20）固定相连，另一端均与距离最近的第一橡胶支座或第二橡胶支座固定相连。
5.如权利要求4所述基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系，其特征在于，所述第一橡胶支座和第二橡胶支座及中间橡胶支座（8）均为厚肉橡胶支座。
6.如权利要求5所述基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系，其特征在于，所述第一垫板和第二垫板均为聚四氯乙烯板（11）。
7.如权利要求1-6任意一项所述基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系，其特征在于，所述筒状设备支撑单元（1）包括支撑本体，所述支撑本体上固定连接有用于承接筒状设备的支撑底板（15），所述支撑底板（15）为弧形，支撑底板（15）上铺设有橡胶垫（16）；
所述可拆卸式锁紧装置包括锁定顶板，所述锁定顶板为弧形，锁定顶板对应在支撑底板（15）上方，锁定顶板朝向支撑底板（15）的一面上也设置有橡胶垫（16），所述锁定顶板和支撑底板（15）之间的柱状区域为筒状设备锁定区域；
所述锁定顶板的一侧通过第一锁定杆（3）与支撑本体铰接相连，锁定顶板的另一侧通过第二锁定杆（12）与支撑本体可拆卸式相连，且第一锁定杆（3）和第二锁定杆（12）与支撑本体连接处分别位于筒状设备锁定区域的两侧。
8.如权利要求7所述基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系，其特征在于，所述支撑本体上转动连接有两个相互平行设置的辊筒（17），所述辊筒（17）通过贯穿支撑本体和辊筒（17）的螺栓相连，螺栓上连接有用于紧固的螺母，当紧固螺母，辊筒（17）与支撑本体固定相连，当拧松螺母，辊筒（17）与支撑本体转动相连；
所述支撑底板（15）背离锁定顶板的一面分别通过至少两组支撑连接杆（18）与支撑本体相连，同一组支撑连接杆（18）中设置两个支撑连接杆（18），且两个支撑连接杆（18）倒八字形对称设置；
同一组的支撑连接杆（18）的一端与支撑本体上部且位于筒状设备锁定区域两侧的支撑本体铰接，另一端与同一支撑碟簧（19）的一端固定相连，支撑碟簧（19）竖直且固定设置在支撑本体底部上。
9.如权利要求8所述基于负刚度的筒状设备三维隔震运输/贮存体系，其特征在于，所述第二锁定杆（12）与支撑本体通过螺栓相连。
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Citations (9)

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