CN117071770B - 用于隔震结构的飞轮储能减震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于隔震结构的飞轮储能减震装置，第一连接件设于隔震层顶部梁板上，第一连接件能够随隔震层顶部梁板的平移而平移；第二连接件设于基础底板上，第二连接件上设有支撑座；储能飞轮转动设于支撑座上；传动机构设于支撑座上，传动机构的动力输入端与第一连接件连接，传动机构的动力输出端与储能飞轮连接。本发明采用传动机构和储能飞轮配合，隔震层顶部梁板通过传动机构驱动飞轮转动，即将吸收的能量以高速旋转飞轮的转动动能的形式来存储起来，相对于释放成热能，不会加剧减震装置的磨损，有利于提高减震装置的使用寿命，同时储存起来的能量可供地震发生时临时发电使用，充分利用吸收的能量。
Description
技术领域
本发明属于土木工程结构减震技术领域，更具体地说，是涉及一种用于隔震结构的飞轮储能减震装置。
背景技术
我国是遭受地震灾害最严重的国家之一，地震的发生可能造成结构的损坏甚至倒塌。在建筑结构的底部设置隔震支座可以延长结构的自振周期，进而减弱结构承受的地震作用。
隔震结构将层间变形主要集中于隔震层，隔震层主要包括隔震层顶部梁板、隔震层框架柱、隔震支座、支墩和基础底板，隔震支座将结构的上部结构和下部结构柔性相连，从而起到隔离地震的目的，在发生地震时，隔震层会发生明显的相对位移，即隔震层顶部梁板和基础底板之间会发生相对错动，这样能更有效的保护上部结构以及结构内部人员和设备的安全，但在大震作用下隔震层的位移有可能超过限值，因此需在隔震层设置减震控制装置。
传统减震控制装置主要以消能减震阻尼器为主，例如黏滞阻尼器、摩擦阻尼器等，传统消能减震阻尼器一般将吸收的能量以热能的形式消耗掉，且热能过剩还会加剧传统减震控制装置的磨损，降低其减震效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于隔震结构的飞轮储能减震装置，以提高减震效果并充分利用减震装置吸收的能量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于隔震结构的飞轮储能减震装置，设于能够相对平移的隔震层顶部梁板和基础底板，包括第一连接件、第二连接件、储能飞轮和传动机构，其中，第一连接件设于所述隔震层顶部梁板上，所述第一连接件能够随所述隔震层顶部梁板的平移而平移；第二连接件设于所述基础底板上，所述第二连接件上设有支撑座；储能飞轮转动设于所述支撑座上；传动机构设于所述支撑座上，所述传动机构的动力输入端与所述第一连接件连接，所述传动机构的动力输出端与所述储能飞轮连接，使所述隔震层顶部梁板相对于所述基础底板平移时，所述隔震层顶部梁板能够驱动所述储能飞轮转动。
在一种可能的实现方式中，所述支撑座包括间隔设置的两个支撑架，各所述支撑架上均设有一个轴承，与两个所述轴承连接设有传动杆，所述储能飞轮设于所述传动杆的靠近端部的位置处。
在一种可能的实现方式中，所述支撑架包括两根夹角设置的支撑杆，两个所述支撑杆均固设于所述第二连接件上，两个所述支撑杆与所述第二连接件围合成三角形，所述轴承设于两个所述支撑杆的交叉部位。
在一种可能的实现方式中，所述传动机构包括第一传动轮、第二传动轮和卡接组件，所述第一传动轮呈环形，所述第二传动轮与所述第一传动轮共轴布置，所述卡接组件设于所述第一传动轮和所述第二传动轮之间，使所述第一传动轮正转时能够驱动所述第二传动轮转动，所述第一传动轮反转时不能够驱动所述第二传动轮转动，所述第一传动轮的外缘与所述第一连接件连接，所述传动杆穿经并固定在所述第二传动轮上。
在一种可能的实现方式中，所述第一传动轮的外壁上设有第一齿，所述第一连接件的底面上设有第二齿，所述第一齿与所述第二齿啮合。
在一种可能的实现方式中，所述第二传动轮的中心处设有过孔，所述过孔的内壁上设有花键，所述传动杆的外壁上设有花键槽，所述传动杆插设于所述过孔内，且所述花键插设于所述花键槽内。
在一种可能的实现方式中，所述卡接组件包括第三齿和卡爪，所述第三齿设于所述第一传动轮的内壁上，所述第二传动轮的外壁与所述第三齿抵接，所述第二传动轮的外壁上设有容纳槽，所述卡爪可翻转设于所述容纳槽内，所述卡爪能够因反转而将局部伸出到所述容纳槽外并卡置在所述第三齿之间，使所述第一传动轮能够驱动所述第二传动轮转动；且所述卡爪能够因反转而收纳于所述容纳槽内，使所述第一传动轮不能够驱动所述第二传动轮转动。
在一种可能的实现方式中，所述卡爪包括顺时针翻转卡爪和逆时针翻转卡爪中的任一种，所述顺时针翻转卡爪使得第一传动轮顺时针转动时能够驱动所述第二传动轮转动，所述第一传动轮逆时针转动时不能驱动所述第二传动轮转动；所述逆时针翻转卡爪使得第一传动逆顺时针转动时能够驱动所述第二传动轮转动，所述第一传动轮顺时针转动时不能驱动所述第二传动轮转动。
在一种可能的实现方式中，储能飞轮采用钢材或高性能复合材料制成。
在一种可能的实现方式中，所述第一连接件采用锚栓或螺栓固定在所述隔震层顶部梁板上，所述第二连接件采用锚栓或螺栓固定在所述基础底板上。
本发明提供的用于隔震结构的飞轮储能减震装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明采用传动机构和储能飞轮配合，隔震层顶部梁板通过传动机构驱动飞轮转动，即将吸收的能量以高速旋转飞轮的转动动能的形式来存储起来，该装置可对隔震结构起到减震的作用，吸收的能量储存起来相对于释放成热能，不会加剧减震装置的磨损，有利于提高减震装置的使用寿命，同时储存起来的能量可供地震发生时临时发电使用，充分利用吸收的能量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的用于隔震结构的飞轮储能减震装置的主视结构示意图；
图2为本发明实施例提供的用于隔震结构的飞轮储能减震装置的左视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的包含顺时针翻转卡爪的传动机构的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的包含逆时针翻转卡爪的传动机构结构示意图。
其中，图中各附图标记如下：
1、隔震层顶部梁板；2、基础底板；3、第一连接件；4、第二连接件；5、储能飞轮；6、第一传动轮；
401、支撑座；402、支撑架；403、轴承；404、传动杆；405、支撑杆；
601、第二传动轮；602、第一齿；603、第二齿；604、过孔；605、花键；606、第三齿；607、顺时针翻转卡爪；608、逆时针翻转卡爪。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要进一步说明的是，本发明的附图和实施方式主要对本发明的构思进行描述说明，在该构思的基础上，一些连接关系、位置关系、动力机构、供电系统、液压系统及控制系统等的具体形式和设置可能并未没有描述完全，但是在本领域技术人员理解本发明的构思的前提下，本领域技术人员可以采用熟知的方式对上述的具体形式和设置予以实现。
当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
术语“长度”“宽度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
现对本发明提供的用于隔震结构的飞轮储能减震装置进行说明。
请一并参阅图1、图2、图3及图4，所述用于隔震结构的飞轮储能减震装置设于能够相对平移的隔震层顶部梁板和基础底板，包括第一连接件、第二连接件、储能飞轮和传动机构，其中，第一连接件设于隔震层顶部梁板上，第一连接件能够随隔震层顶部梁板的平移而平移；第二连接件设于基础底板上，第二连接件上设有支撑座；储能飞轮转动设于支撑座上；传动机构设于支撑座上，传动机构的动力输入端与第一连接件连接，传动机构的动力输出端与储能飞轮连接，使隔震层顶部梁板相对于基础底板平移时，隔震层顶部梁板能够驱动储能飞轮转动。
本实施例提供的用于隔震结构的飞轮储能减震装置的有益效果是：与现有技术相比，本实施例提供的用于隔震结构的飞轮储能减震装置采用传动机构和储能飞轮配合，隔震层顶部梁板通过传动机构驱动飞轮转动，即将吸收的能量以高速旋转飞轮的转动动能的形式来存储起来，该装置可对隔震结构起到减震的作用，吸收的能量储存起来相对于释放成热能，不会加剧减震装置的磨损，有利于提高减震装置的使用寿命，同时储存起来的能量可供地震发生时临时发电使用，充分利用吸收的能量。
如图2所示，支撑座包括间隔设置的两个支撑架，各支撑架上均设有一个轴承，与两个轴承连接设有传动杆，储能飞轮设于传动杆的靠近端部的位置处，传动杆的设置，为飞轮提供了安装位置，可便于飞轮的转动设置。
优选的，支撑架包括两根夹角设置的支撑杆，两个支撑杆均固设于第二连接件上，两个支撑杆与第二连接件围合成三角形，轴承设于两个支撑杆的交叉部位，三角形的结构更为稳定，且能够使得支撑架具有足够的刚度，保证传动机构、储能飞轮和传动杆不发生滑动。
结合图1和图3所示，传动机构包括第一传动轮、第二传动轮和卡接组件，第一传动轮呈环形，第二传动轮与第一传动轮共轴布置，卡接组件设于第一传动轮和第二传动轮之间，使第一传动轮正转时能够驱动第二传动轮转动，第一传动轮反转时不能够驱动第二传动轮转动，第一传动轮的外缘与第一连接件连接，传动杆穿经并固定在第二传动轮上。第一传动轮和第二传动轮的设置，可便于将第一连接件的平移能量吸收为飞轮转动的动能。
具体而言，第一传动轮的外壁上设有第一齿，第一连接件的底面上设有第二齿，第一齿与第二齿啮合，在第一连接件移动时，能够带动第一传动轮转动，在本实施例中，第一齿和第二齿可以选用为相适配的直齿或者相适配的斜齿。
如图3和图4所示，第二传动轮的中心处设有过孔，过孔的内壁上设有花键，传动杆的外壁上设有花键槽，传动杆插设于过孔内，且花键插设于花键槽内。花键和花键槽的配合，简单实用，便于第二传动轮驱动传动杆转动。
在本实施例中，卡接组件包括第三齿和卡爪，第三齿设于第一传动轮的内壁上，第二传动轮的外壁与第三齿抵接，第二传动轮的外壁上设有容纳槽，卡爪可翻转设于容纳槽内，卡爪能够因反转而将局部伸出到容纳槽外并卡置在第三齿之间，使第一传动轮能够驱动第二传动轮转动；且卡爪能够因反转而收纳于容纳槽内，使第一传动轮不能够驱动第二传动轮转动。如此设置，使得第二驱动轮只能沿同一方向转动，而第二驱动轮能够同时正传和翻转，第二驱动轮转动方向发生改变时会使飞轮的转速降低，本发明的设计更有利于飞轮进行储能。
具体而言，卡爪包括顺时针翻转卡爪和逆时针翻转卡爪中的任一种，顺时针翻转卡爪使得第一传动轮顺时针转动时能够驱动第二传动轮转动，第一传动轮逆时针转动时不能驱动第二传动轮转动；逆时针翻转卡爪使得第一传动逆顺时针转动时能够驱动第二传动轮转动，第一传动轮顺时针转动时不能驱动第二传动轮转动。在使用时，可单独布置含有顺时针翻转卡爪的隔震层布置飞轮储能减震装置或单独布置含有逆时针翻转卡爪的隔震层布置飞轮储能减震装置或同时布置含有两种卡爪的翻转卡爪的隔震层布置飞轮储能减震装置，以提高能量的吸收效率。
本实施例中，储能飞轮采用钢材或高性能复合材料制成，提高飞轮的重量，使其在相同转速下能够储存更多的动能。
最后，第一连接件采用锚栓或螺栓固定在隔震层顶部梁板上，第二连接件采用锚栓或螺栓固定在基础底板上，结构简单，安装方便。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于隔震结构的飞轮储能减震装置，设于能够相对平移的隔震层顶部梁板和基础底板，其特征在于，包括：
第一连接件，设于所述隔震层顶部梁板上，所述第一连接件能够随所述隔震层顶部梁板的平移而平移；
第二连接件，设于所述基础底板上，所述第二连接件上设有支撑座；
储能飞轮，转动设于所述支撑座上；
传动机构，设于所述支撑座上，所述传动机构的动力输入端与所述第一连接件连接，所述传动机构的动力输出端与所述储能飞轮连接，使所述隔震层顶部梁板相对于所述基础底板平移时，所述隔震层顶部梁板能够驱动所述储能飞轮转动；
所述支撑座包括间隔设置的两个支撑架，各所述支撑架上均设有一个轴承，与两个所述轴承连接设有传动杆，所述储能飞轮设于所述传动杆的靠近端部的位置处；
所述支撑架包括两根夹角设置的支撑杆，两个所述支撑杆均固设于所述第二连接件上，两个所述支撑杆与所述第二连接件围合成三角形，所述轴承设于两个所述支撑杆的交叉部位；
所述传动机构包括第一传动轮、第二传动轮和卡接组件，所述第一传动轮呈环形，所述第二传动轮与所述第一传动轮共轴布置，所述卡接组件设于所述第一传动轮和所述第二传动轮之间，使所述第一传动轮正转时能够驱动所述第二传动轮转动，所述第一传动轮反转时不能够驱动所述第二传动轮转动，所述第一传动轮的外缘与所述第一连接件连接，所述传动杆穿经并固定在所述第二传动轮上；
所述卡接组件包括第三齿和卡爪，所述第三齿设于所述第一传动轮的内壁上，所述第二传动轮的外壁与所述第三齿抵接，所述第二传动轮的外壁上设有容纳槽，所述卡爪可翻转设于所述容纳槽内，所述卡爪能够因反转而将局部伸出到所述容纳槽外并卡置在所述第三齿之间，使所述第一传动轮能够驱动所述第二传动轮转动；且所述卡爪能够因反转而收纳于所述容纳槽内，使所述第一传动轮不能够驱动所述第二传动轮转动；
所述卡爪包括顺时针翻转卡爪和逆时针翻转卡爪中的任一种，所述顺时针翻转卡爪使得第一传动轮顺时针转动时能够驱动所述第二传动轮转动，所述第一传动轮逆时针转动时不能驱动所述第二传动轮转动；所述逆时针翻转卡爪使得第一传动逆顺时针转动时能够驱动所述第二传动轮转动，所述第一传动轮顺时针转动时不能驱动所述第二传动轮转动。
2.如权利要求1所述的用于隔震结构的飞轮储能减震装置，其特征在于：所述第一传动轮的外壁上设有第一齿，所述第一连接件的底面上设有第二齿，所述第一齿与所述第二齿啮合。
3.如权利要求2所述的用于隔震结构的飞轮储能减震装置，其特征在于：所述第二传动轮的中心处设有过孔，所述过孔的内壁上设有花键，所述传动杆的外壁上设有花键槽，所述传动杆插设于所述过孔内，且所述花键插设于所述花键槽内。
4.如权利要求3所述的用于隔震结构的飞轮储能减震装置，其特征在于：储能飞轮采用钢材或高性能复合材料制成。
5.如权利要求4所述的用于隔震结构的飞轮储能减震装置，其特征在于：所述第一连接件采用锚栓或螺栓固定在所述隔震层顶部梁板上，所述第二连接件采用锚栓或螺栓固定在所述基础底板上。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 消能减震技术在建筑加固工程中应用;杜金华;;住宅与房地产(第30期);全文 * |
Also Published As
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