CN202360668U

CN202360668U - 独立式平行连杆三维文物隔震装置

Info

Publication number: CN202360668U
Application number: CN2011204570839U
Authority: CN
Inventors: 周乾; 闫维明; 纪金豹; 周锡元; 周京南
Original assignee: PALACE MUSEUM
Current assignee: PALACE MUSEUM
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2021-11-17

Abstract

本实用新型提供了一种独立式平行连杆三维文物隔震装置，其包括平行设置的底板与顶板，还包括竖向连接在底板与顶板之间的四副独立设置的平行连杆减震器，所述四副平行连杆减震器在所述底板上的投影连接线形成矩形；每一副平行连杆减震器包括至少一个平行四连杆机构，所述平行四连杆机构上下分别与所述顶板以及底板枢接，所述隔震装置上设有至少一个能够使所述隔震装置维持在平衡位置的复位弹簧机构。一旦地震发生，由于平行四连杆机构的运动特性，顶板带动文物始终作平动，能够避免文物由于倾斜而从顶板上摔落或滑落下来；并由复位弹簧机构提供的弹性力与阻尼力，能够削弱振动冲击，避免文物受到地震冲击波伤害。

Description

独立式平行连杆三维文物隔震装置

技术领域

本实用新型涉及一种隔震装置，特别涉及一种用于放置可移动文物的隔震装置。

背景技术

故宫博物院拥有可移动文物200余万件，占全国文物的1/6，这些可移动文物是世界文化遗产的重要组成部分，具有极其重要的文化、历史及文物价值，保护意义重大。对这些文物的保护，不仅有防火、防盗要求，还应有防震要求。一方面，北京属8度地震设防区，历史上地震发生多次，如自1420年建立至今，北京城遭受地震至少222次，含8度以上地震5次。而大量文物震害表明：浮放文物在地震烈度为3～4度时，就有可能产生严重破坏。由于地震的不可预见性及巨大的破坏性，使得对这些文物采取及时有效的防震措施迫在眉睫。另一方面，近年来世界地震发生频繁，如2008年我国汶川8.0级特大地震、2010年我国玉树7.1级地震、2011年日本东海9.0级特大地震等，造成了可移动文物巨大损失，这无疑使得先进的、可行的文物隔震装置的开发及应用尤为紧迫。

从馆藏浮放文物隔震装置的研发现状来看，国内方面在此方面严重不足，而国外方面如日本、美国、意大利等国家已普遍推广使用不同类型文物隔震装置以实现基于先进技术的文物防震保护。滚轮式、滚轴式、滚珠式、滑块式、摩擦摆式等不同类型隔震装置得以研发，空气弹簧、恒力弹簧、磁石、形状记忆合金等不同类型隔震材料得以应用，使得文物隔震装置的开发前景广阔。然而从文物隔震装置的隔震效果来看，实现构造简单、小容积、低传导比(文物的响应加速度峰值与输入地震波加速度峰值之比)及避免文物竖向摇摆，并保证隔震装置的可靠性、耐久性仍是一个重要的课题。

发明内容

在已有的相关研究成果中，通常采用竖向及水平弹簧来控制平行连杆隔震装置的行程及振动周期，这使得装置构造复杂，且由于竖向隔震时文物产生的静挠度影响，竖向弹簧在连杆转动时容易产生纵向弯曲，从而影响竖向弹簧的隔震效果及使用寿命。基于此，本实用新型提供一种独立式平行连杆三维文物隔震装置，试图通过采取简化措施来解决上述问题。

普通隔震装置一般放在展柜底部，这使得观众容易碰及展柜，造成展柜滑动，从而影响参观效果。实用新型人通过对文物震害现场勘查及大量资料分析，发现馆藏浮放文物在地震时容易受损，而展柜则在地震中产生倾覆的机率很小。基于此，本实用新型提供一种独立式平行连杆三维文物隔震装置，该隔震装置与展柜保持相对独立，不仅同样可达到良好隔震效果，而且避免了观众碰及展柜问题的发生。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种独立式平行连杆三维文物隔震装置，包括平行设置的底板与顶板，还包括竖向连接在底板与顶板之间的四副独立设置的平行连杆减震器，其特征在于：

每一副平行连杆减震器包括至少一个平行四连杆机构，所述平行四连杆机构由一根上水平连杆、一根左竖向连杆、一根下水平连杆以及一根右竖向连杆通过四个销轴依次首尾枢接组成，所述上水平连杆又固定连接有至少两块上连接板，所述上连接板的上端各通过一个水平向枢轴与所述顶板枢接，所述下水平连杆固定连接有至少两块下连接板，所述下连接板的下端各通过一个水平向枢轴与所述底板枢接，同一平行四连杆机构上的水平向枢轴的轴向与该平行四连杆机构上的销轴的轴向垂直；

所述四副平行连杆减震器在所述底板上的投影连接线形成矩形；

所述隔震装置上设有至少一个能够使所述隔震装置维持在平衡位置的复位弹簧机构。

优选地，所述复位弹簧机构是挂设于每个所述平行四连杆机构的处于其中一个对角位置的所述销轴上的斜向拉簧。

优选地，处于相对位置的所述平行四连杆机构上的所述斜向拉簧在空间上交错设置。

优选地，在空间上交错设置的所述斜向拉簧的初始长度以及弹性系数均相同。

优选地，所述复位弹簧机构还包括挂设于每个所述平行四连杆机构的处于另一个对角位置的所述销轴上的另一根斜向拉簧。

在另一个实施方案中，所述复位弹簧机构是在所述平行四连杆机构的至少一个所述销轴上设置的扭转弹簧。

优选地，处于相对位置的所述平行四连杆机构上的扭转弹簧提供的预紧力方向相反。

优选地，处于相对位置的所述平行四连杆机构上的扭转弹簧的初始扭转角度以及弹性系数相同。

在另一个实施方案中，所述复位弹簧机构还包括固定连接在顶板下方的至少一根垂向弹簧。

在另一个实施方案中，所述复位弹簧机构是固定连接在顶板下方的至少一根垂向弹簧。

与现有技术相比较，本实用新型具有的有益效果是：

1.本装置可用于轻质文物隔震。地震作用下，平行连杆沿正交向转动，而顶板始终保持水平，复位弹簧机构同时具有水平及竖向隔震效果。

2.本装置构造简单、造价低、易加工、隔震效果好。

3.本装置相对于展柜独立设置，即展柜套在装置外侧并进行固定，文物及隔震装置放在展柜内，观众无法碰及，既发挥了装置的隔震效果，又避免了展柜“滑动”问题的发生。

4.本装置的阻尼主要通过销轴和水平向枢轴的内部摩擦来实现，避免了外部附加阻尼装置的设置。

附图说明

图1是本实用新型的第一个较佳实施例的立体结构示意图；

图2是本实用新型的第一个较佳实施例的主视图；

图3是本实用新型的第一个较佳实施例的侧视图；

图4是本实用新型的第一个较佳实施例上放置有文物的示意图；

图5是本实用新型的第一实施例的一个变形实施例的侧视图；

图6是本实用新型的第一实施例的另一个变形实施例的侧视图；

图7是本实用新型的第二实施例的立体结构示意图；

图8是本实用新型的第三实施例的立体结构示意图。

附图标记说明：水平向枢轴1；销轴2；上连接板31；下连接板32；上水平连杆41；下水平连杆42；左竖向连杆51；右竖向连杆52；斜向拉簧6；扭转弹簧61；底板7；顶板8；垂向弹簧9。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供的独立式平行连杆三维文物隔震装置的一个实施例，其包括平行设置的底板7与顶板8，还包括竖向连接在底板7与顶板8之间的四副独立设置的平行连杆减震器，所述四副平行连杆减震器被设置成在所述底板上的投影连接线形成矩形。

如图2、图3所示，每一副平行连杆减震器包括一个平行四连杆机构，所述平行四连杆机构由一根上水平连杆41、一根左竖向连杆51、一根下水平连杆42以及一根右竖向连杆52通过四个销轴2依次首尾枢接组成，在所述平行四连杆机构的处于其中一个对角位置的销轴2上设有复位弹簧机构，在该实施例中，所述复位弹簧机构是斜向拉簧6。所述上水平连杆41又固定连接有至少两块上连接板31，所述上连接板31的上端各通过一个水平向枢轴1与所述顶板8枢接，所述下水平连杆42固定连接有至少两块下连接板32，所述下连接板32的下端各通过一个水平向枢轴1与所述底板7枢接，同一平行四连杆机构上的水平向枢轴1的轴向与该平行连杆减震器上的销轴2的轴向相垂直。

安装的时候，处于相对位置(正面和背面或者左侧面和右侧面)的两副平行连杆减震器上的两根斜向拉簧6在空间上交错设置，如此设置，假使安装的时候斜向弹簧6具有预紧张力，交错设置的两根斜向弹簧6的预紧张力能够相互抵消，使各副平行连杆减震器常态下保持竖直。而当本实用新型的装置受地震波的影响发生扰动时，其中一根斜向拉簧6拉伸变形，而与其相对的另一根斜向拉簧6压缩变形，由此两根斜向弹簧6协同工作产生复位力量，使得顶板8及其上的文物始终保持水平并能恢复到初始位置。优选情况下，该两根空间上交错设置的斜向拉簧6的初始长度以及弹性系数均相同。另外，在本实用新型隔震装置的理想状态下，所述斜向拉簧6内没有张力或弹力。为此，所述斜向拉簧6的初始长度最好等于挂设该斜向拉簧6的处于对角位置的销轴的连线之间的长度。

在更优选的实施例中，所述四副平行连杆减震器的尺寸完全相同，四根斜向拉簧6的初始长度以及弹性系数均相同，这样能够保证该独立式平行连杆三维文物隔震装置各个方向上的隔震性能一致并且便于组装。更进一步，使每一副平行连杆减震器上的平行四连杆机构均呈正方形，则能够保证相对设置的两根斜向拉簧6在任何时刻都能保持相互垂直，提供最大的避震作用。

如图4所示，当顶板8上放置上文物后，将由两对相对设置的斜向拉簧6施力，将顶板8以及顶板8上的文物稳定在平衡位置。一旦地震发生，并使得底板7移动，各副平行连杆减震器将以所述销轴2和/或水平向枢轴1为轴发生旋转偏移，但由于平行四连杆机构的运动特性，顶板8带动文物始终作平动，能够避免文物由于倾斜而从顶板8上摔落或滑落下来。并且，由于各斜向拉簧6被拉伸或被压缩并偏离平衡位置，将产生弹性恢复力，使顶板8以及顶板8上文物快速返回至平衡位置，由于斜向拉簧6将地震波予以缓冲，而各销轴2和水平向枢轴1所固有的摩擦阻力产生阻尼效果，能够削弱振动冲击，避免文物受到地震冲击波伤害。

例如，如图1所示，当地震波沿左右方向传导时，则前、后面的平行连杆减震器的各销轴2处发生相对转动，同时左、右面的平行连杆减震器的各水平向枢轴1处发生相对转动，顶板8以及顶板8上的文物不会受到地震波的直接作用，而是先用各斜向拉簧6来缓冲该地震波，用其弹力以及销轴2和水平向枢轴1的阻尼消减该地震波，并使顶板8以及顶板8上的文物恢复至初始位置。若地震波沿前后方向传导过来，则左、右面的平行连杆减震器的各销轴2处发生相对转动，同时前、后面的平行连杆减震器的各水平向枢轴1处发生相对转动，顶板8以及顶板8上的文物也不会受到地震波的直接作用。若地震波沿上述方向之外的其它方向传递过来，则每一副平行连杆减震器的平行四连杆机构同时发生绕水平向枢轴1和销轴2的转动，故本实用新型可抵抗任意方向上传递过来的地震波，实现对文物的三维隔震。

在优选实施例中，每一个平行四连杆机构的两个对角上的销轴2均挂设一根斜向拉簧(未示出)，这样可更稳固地支撑顶板8及其上部的文物。此时，所述两根斜向拉簧分别固定在销轴2的两个端部，以防止其相互干涉。

优选的是，各副平行连杆减震器上设置的两根斜向拉簧的初始长度以及弹性系数均相同。更优选地，每一副平行连杆减震器上的平行四连杆机构均呈正方形。

如图5所示，是本实用新型在图1、图2、图3所示的第一实施例上的一个变形实施例，其与上述实施例的区别在于，用扭转弹簧61来替代斜向拉簧6构成所述复位弹簧机构，并且每一个平行四连杆机构的其中两个相邻转角位置各设有一个扭转弹簧61，各扭转弹簧61卷绕在所述枢轴2上，当该平行四连杆机构绕枢轴发生转动变形时，所述扭转弹簧61产生复位力量，使顶板8回到初始位置。

本领域技术人员能够理解，在图5所示的实施例中，每一个平行四连杆机构上也可以仅设置一个扭转弹簧61，并且处于相对位置的两副平行连杆减震器上设置的两个扭转弹簧61所提供的预紧扭矩方向相反，如此设置，假使安装的时候扭转弹簧61具有预紧张力，两个扭转弹簧61的反方向设置的预紧张力能够相互抵消，使各副平行连杆减震器常态下保持竖直。这种情况下，处于相对位置的两副平行连杆减震器上的扭转弹簧的初始扭转角度以及弹性系数一般均相同。

再请参见图6，根据文物尺寸的大小，上述每一副平行连杆减震器所包括的平行四连杆机构可以是多个。例如，当文物的左、右尺寸大于前、后尺寸时，图6中正面和背面的平行四连杆机构可设置成两个(或更多个)，以提高本实用新型隔震装置的稳定性。在设置多个平行四连杆机构的情况下，所述平行四连杆机构可以独立设置，也可以让彼此相邻的平行四连杆机构共用同一根纵向(竖向)连杆51、52。

作为图6所示实施例的变形例，处于相对位置的平行连杆减震器所包含的平行四连杆机构的个数可以相同，也可以不相同，例如，正面的平行连杆减震器包含的平行四连杆机构的个数可以是2个、3个或者更多个，而与其相对的背面的平行连杆减震器所包含的平行四连杆机构的个数可以是1个、2个或更多个。无论平行四连杆机构的个数是否相等，处于相对位置的斜向拉簧在空间上最好都交叉排列。但优选的是，为便于组装以及维护装置的稳定性，相对位置的平行四连杆机构的个数最好相等。

再例如，如图7所示，是本实用新型的独立式平行连杆三维文物隔震装置的第二实施例，其与第一实施例相比，区别是：去除了斜向拉簧或者扭转弹簧，取而代之的是，在顶板8下方固定连接至少一根垂向弹簧9，该垂向弹簧9下端与底板7接触，由该垂向弹簧9作为所述复位弹簧机构。在理想状态下(未发生地震以及隔震装置处于竖直状态时)，该垂向弹簧内无应力，当该平行四连杆机构在地震中发生变形时，所述垂向弹簧9被压缩而产生复位力量，使顶板回到初始位置。

进一步，如图8所示，是本实用新型的独立式平行连杆三维文物隔震装置的第三实施例，其与第一实施例相比，区别是：在保留斜向拉簧6的同时，还在顶板8下方固定连接至少一根垂向弹簧9，该垂向弹簧9的下端常态下与底板7之间预留一定间距。如此设置，即由斜向拉簧6与垂向弹簧9共同组成所述复位弹簧机构。当地震波较为轻微时，由斜向拉簧6单独提供回复力量，而当地震波较大时，垂向弹簧9的下端与底板7发生接触，并与斜向拉簧6一同提供回复力量，这样的话，可以避免斜向拉簧6在地震波较大时由于变形过大而失效。当然，图8所示的实施例中，该垂向弹簧9的下端常态下也可以正好与底板7接触，则无论地震波大小，均由斜向拉簧6与垂向弹簧9共同提供回复力量。

图8所示的第三实施例还可以有一种变形，即由图5所示的扭转弹簧61与图8所示的垂向弹簧9共同组成所述复位弹簧机构。其具体构造以及工作原理均与图8所示的实施例相类似，在此不予赘述。

上述各实施例中，所述复位弹簧机构，可以用拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧或者弯曲弹簧来实现，弹簧形式可以选择碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧或者扭杆弹簧，此类变形均属于本领域的常用替换手段，本实用新型不再一一穷举。

以上结合附图对本实用新型的结构和工作原理进行了说明，但需要说明的是，上述说明仅仅是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种独立式平行连杆三维文物隔震装置，包括平行设置的底板与顶板，还包括竖向连接在底板与顶板之间的四副独立设置的平行连杆减震器，其特征在于：每一副平行连杆减震器包括至少一个平行四连杆机构，所述平行四连杆机构由一根上水平连杆、一根左竖向连杆、一根下水平连杆以及一根右竖向连杆通过四个销轴依次首尾枢接组成，所述上水平连杆又固定连接有至少两块上连接板，所述上连接板的上端各通过一个水平向枢轴与所述顶板枢接，所述下水平连杆固定连接有至少两块下连接板，所述下连接板的下端各通过一个水平向枢轴与所述底板枢接，同一平行四连杆机构上的水平向枢轴的轴向与该平行四连杆机构上的销轴的轴向垂直；所述四副平行连杆减震器在所述底板上的投影连接线形成矩形；所述隔震装置上设有至少一个能够使所述隔震装置维持在平衡位置的复位弹簧机构。

2.根据权利要求1所述独立式平行连杆三维文物隔震装置，其特征在于：所述复位弹簧机构是挂设于每个所述平行四连杆机构的处于其中一个对角位置的所述销轴上的斜向拉簧。

3.根据权利要求2所述独立式平行连杆三维文物隔震装置，其特征在于：处于相对位置的所述平行四连杆机构上的所述斜向拉簧在空间上交错设置。

4.根据权利要求3所述独立式平行连杆三维文物隔震装置，其特征在于：在空间上交错设置的所述斜向拉簧的初始长度以及弹性系数均相同。

5.根据权利要求2所述独立式平行连杆三维文物隔震装置，其特征在于：所述复位弹簧机构还包括挂设于每个所述平行四连杆机构的处于另一个对角位置的所述销轴上的另一根斜向拉簧。

6.根据权利要求1所述独立式平行连杆三维文物隔震装置，其特征在于：所述复位弹簧机构是在所述平行四连杆机构的至少一个所述销轴上设置的扭转弹簧。

7.根据权利要求6所述独立式平行连杆三维文物隔震装置，其特征在于：处于相对位置的所述平行四连杆机构上的扭转弹簧提供的预紧力方向相反。

8.根据权利要求6所述独立式平行连杆三维文物隔震装置，其特征在于：处于相对位置的所述平行四连杆机构上的扭转弹簧的初始扭转角度以及弹性系数相同。

9.根据权利要求2～8中任一项所述独立式平行连杆三维文物隔震装置，其特征在于：所述复位弹簧机构还包括固定连接在所述顶板下方的至少一根垂向弹簧。

10.根据权利要求1所述独立式平行连杆三维文物隔震装置，其特征在于：所述复位弹簧机构是固定连接在所述顶板下方的至少一根垂向弹簧。