CN204226543U - 双侧空间受限自触发式三维隔震台座 - Google Patents

双侧空间受限自触发式三维隔震台座 Download PDF

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戴君武
周惠蒙
杨永强
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Abstract

本实用新型涉及一种双侧空间受限自触发式三维隔震台座,包括两根下盘横向轨杆,两根下盘横向轨杆的上端均设有下盘弧形导轨,下盘弧形导轨连接下台座轴承架,下台座轴承架固定连接中盘横向轨杆,下盘弧形导轨与中盘横向轨杆中间设有下台座滚轮;中盘横向轨杆的两端分别与两根中盘纵向轨杆正交连接,两根中盘纵向轨杆的上端均设有中盘弧形导轨,中盘弧形导轨连接上台座轴承架,上台座轴承架固定连接上盘纵向轨杆,中盘纵向轨杆与上盘纵向轨杆之间设有上台座滚轮,两根上盘纵向轨杆之间正交连接两根上导轨限位拉杆,两根上导轨限位拉杆上固定连接竖向隔震机构。该实用新型解决了常用三维隔震台座无法保护双侧空间受限文物或设备进行竖向隔震的问题。

Description

双侧空间受限自触发式三维隔震台座
技术领域
本实用新型涉及一种三维隔震台座,特别是涉及一种双侧空间受限自触发式三维隔震台座。
背景技术
地震灾害具有突发性和毁灭性,严重威胁着人类的生命和财产安全。地震时,其影响范围内的所有具有一定质量的物体产生惯性力,为保护自身安全,物体本身需要具备抵抗这些惯性力的抗震能力,或者通过外部装置,降低惯性力,将地震所可能带来的破坏性作用降低。
传统二维隔震支座的最大优点在于可以水平方向360o范围内自由移动,并藉此达到消耗地震能量以保护其上文物或设备的目的。但也正是这个优点,限制了传统二维隔震支座的应用范围。当需要二维隔震的文物或重要设备必须要靠墙角摆放或设置时,二维隔震支座的位移在靠墙角方向上受到限制,使其无法用于必须靠墙角摆放的原状陈列文物或重要设备的隔震保护。同时传统隔震支座一般只能进行二维隔震,一般不能有效地隔离竖向地震,但某些重点文物例如壁画等非常脆弱,即使较小的竖向振动也可能引起颜料脱落或材料的脆性破坏,因此针对文物的三维隔震装置的研究非常必要。虽然在机械、医疗器械等领域已有三维隔震装置应用,但其主要隔离微幅振动,运动位移范围都很小。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的上述问题,本实用新型提供一种双侧空间受限自触发式三维隔震台座,本三维隔震台座具有较大的竖向位移范围,能用于必须靠墙角摆放的珍贵文物和重要设备的隔震保护。由如下的技术方案实现:
一种双侧空间受限自触发式三维隔震台座,包括两根相对设置的下盘横向轨杆(1),所述两根下盘横向轨杆(1)之间正交连接至少两根下导轨限位拉杆(12),所述两根下盘横向轨杆(1)的上端均设有下盘弧形导轨(18),所述下盘弧形导轨(18)的侧面连接下台座轴承架(6),所述下台座轴承架(6)的上端固定连接中盘横向轨杆(2),所述下盘弧形导轨(18)与所述中盘横向轨杆(2)中间设有下台座滚轮(4),所述下台座滚轮(4)卡在下台座轴承架(6)内侧;所述中盘横向轨杆(2)的两端分别与两根中盘纵向轨杆(7)正交连接,所述两根中盘纵向轨杆(7)的上端均设有中盘弧形导轨(17),所述中盘弧形导轨(17)的侧面连接上台座轴承架(5),所述上台座轴承架(5)的上端固定连接上盘纵向轨杆(8),所述中盘纵向轨杆(7)与所述上盘纵向轨杆(8)之间设有上台座滚轮(3),所述上台座滚轮(3)卡在上台座轴承架(5)内侧,所述两根上盘纵向轨杆(8)之间正交连接至少两根上导轨限位拉杆(11),两根所述上导轨限位拉杆(11)上固定连接竖向隔震机构,所述竖向隔震机构包括竖向隔震机构底板(19),所述竖向隔震机构底板(19)中部固定连接内部导向杆(28),所述内部导向杆(28)从对合组合碟簧(27)的中间孔穿过,所述对合组合碟簧(27)外围设有簧片连接架,所述簧片连接架连接台座面板(30)。
所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,所述下盘横向轨杆(1)上的下盘弧形导轨(18)设有两个,所述两个下盘弧形导轨(18)之间设有下静平衡预设平台(16)。
所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,位于下静平衡预设平台(16)下方的下盘横向轨杆(1)与中盘横向轨杆(2)之间连接下限位挡片(10),所述下限位挡片(10)为“L”型,该下限位挡片(10)的下端固定在所述下盘横向轨杆(1)上、该下限位挡片(10)的上端弯曲罩于所述中盘横向轨杆(2)上。
所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,所述中盘纵向轨杆(7)上的中盘弧形导轨(17)设有两个,所述两个中盘弧形导轨(17)之间设有上静平衡预设平台(15)。
所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,位于上静平衡预设平台(15)下方的中盘纵向轨杆(7)与上盘纵向轨杆(8)之间连接上限位挡片(9),所述上限位挡片(9)为“L”型,该上限位挡片(9)的上端固定在上盘纵向轨杆(8),该上限位挡片(9)的下端弯曲置于所述中盘纵向轨杆(7)上。
所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,所述下台座轴承架(6)的内侧设有圆形凹槽,所述下台座滚轮(4)卡在该圆形凹槽内;所述上台座轴承架(5)的内侧设有圆形凹槽,所述上台座滚轮(3)卡在该圆形凹槽内。
所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,所述两根下盘横向轨杆(1)由橡胶支墩(13)支撑。
所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,所述对合组合弹簧(27)内部设有导向杆(28),所述导向杆(28)固定于竖向隔震机构底板(19)上,所述竖向隔震机构底板(19)上设有长方形凹槽(20),所述导向杆(28)固定于长方形凹槽(20)的中心位置。
所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,所述簧片连接架包括两个对称的簧片连接架上凸肩(23)、两个对称的簧片连接架下凸肩(24)、簧片连接架底板(25)和两个对称的簧片连接架竖向连接板(33),该簧片连接架竖向连接板(33)连接台座面板(30),所述簧片连接架底板(25)压在对合组合弹簧(27)的上表面上,所述簧片连接架底板(25)的中心设有一个比对合组合弹簧(27)内径大的圆孔(26),所述两根上盘纵向轨杆(8)上均固定连接一个竖向隔震围板(29),所述每个簧片连接架上凸肩(23)和一个竖向隔震围板(29)的上端之间固定连接两个对称上层簧片(21),所述每个簧片连接架下凸肩(24)和一个竖向隔震围板(29)的下端之间固定连接两个对称下层簧片(22)。
所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,所述上层簧片(21)通过螺栓(31)固定在簧片连接架上凸肩(23)和竖向隔震围板(29)的上端,所述下层簧片(22)通过螺栓(31)固定在簧片连接架下凸肩(24)和竖向隔震围板(29)的下端;所述竖向隔震围板(29)由位于上盘纵向轨杆(8)上的三角形支撑(14)加固,所述竖向隔震围板(29)的上表面低于台座面板(30)。
与现有技术相比较,采用上述技术方案的本实用新型具有的优点在于:该双侧空间受限自触发式三维隔震台座解决了常用三维隔震台座无法保护双侧空间受限文物或设备进行竖向隔震的问题,达到了对必须要靠墙角摆放或设置的需要三维隔震的文物或重要设备提供三维隔震保护的目的。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图;
图2为图1中A圆圈区域局部放大示意图;
图3为本实用新型主体正视图;
图4为本实用新型主体侧视图;
图5为本实用新型主体俯视图;
图6为本实用新型竖向隔震机构无荷载区域局部示意图;
图7为本实用新型竖向隔震机构额定荷载负向位置区域局部示意图;
图8为本实用新型裁去部分台座面板结构示意图;
图9为图8中B圆圈区域局部放大示意图。
附图标记说明:1-下盘横向轨杆;2-中盘横向轨杆;3-上台座滚轮;4-下台座滚轮;5-上台座轴承架;6-下台座轴承架;7-中盘纵向轨杆;8-上盘纵向轨杆;9-上限位挡片;10-下限位挡片;11-上导轨限位拉杆;12-下导轨限位拉杆;13-橡胶支墩;14-三角形支撑;15-上静平衡预设平台;16-下静平衡预设平台;17-中盘弧形导轨;18-下盘弧形导轨;19-竖向隔震机构底板;20-长方形凹槽;21-上层簧片;22-下层簧片;23-簧片连接架上凸肩;24-簧片连接架下凸肩;25-簧片连接架底板;26-圆孔;27-对合组合碟簧;28-导向杆;29-竖向隔震围板;30-台座面板;31-螺栓;32-负载;33-簧片连接架竖向连接板。
具体实施方式
下面主要结合附图及具体实施例对双侧空间受限自触发式三维隔震台座作进一步详细的说明。
如图1至图9所示,一实施例的一种双侧空间受限自触发式三维隔震台座,包括两根相对设置的下盘横向轨杆1,所述两根下盘横向轨杆1之间正交连接至少两根下导轨限位拉杆12,所述两根下盘横向轨杆1的上端均设有下盘弧形导轨18,所述下盘弧形导轨18的侧面连接下台座轴承架6,所述下台座轴承架6的上端固定连接中盘横向轨杆2,所述下盘弧形导轨18与所述中盘横向轨杆2中间设有下台座滚轮4,所述下台座滚轮4卡在下台座轴承架6内侧;所述中盘横向轨杆2的两端分别与两根中盘纵向轨杆7正交连接,所述两根中盘纵向轨杆7的上端均设有中盘弧形导轨17,所述中盘弧形导轨17的侧面连接上台座轴承架5,所述上台座轴承架5的上端固定连接上盘纵向轨杆8,所述中盘纵向轨杆7与所述上盘纵向轨杆8之间设有上台座滚轮3,所述上台座滚轮3卡在上台座轴承架5内侧,所述两根上盘纵向轨杆8之间正交连接至少两根上导轨限位拉杆11,两根所述上导轨限位拉杆11上固定连接竖向隔震机构,所述竖向隔震机构包括竖向隔震机构底板19,所述竖向隔震机构底板19中部固定连接内部导向杆28,所述内部导向杆28从对合组合碟簧27的中间孔穿过,所述对合组合碟簧27外围设有簧片连接架,所述簧片连接架连接台座面板30;所述下盘横向轨杆1上的下盘弧形导轨18设有两个,所述两个下盘弧形导轨18之间设有下静平衡预设平台16;位于下静平衡预设平台16下方的下盘横向轨杆1与中盘横向轨杆2之间连接下限位挡片10,所述下限位挡片10为“L”型,该下限位挡片10的下端固定在所述下盘横向轨杆1上、该下限位挡片10的上端弯曲罩于所述中盘横向轨杆2上;所述中盘纵向轨杆7上的中盘弧形导轨17设有两个,所述两个中盘弧形导轨17之间设有上静平衡预设平台15;位于上静平衡预设平台15下方的中盘纵向轨杆7与上盘纵向轨杆8之间连接上限位挡片9,所述上限位挡片9为“L”型,该上限位挡片9的上端固定在上盘纵向轨杆8,该上限位挡片9的下端弯曲置于所述中盘纵向轨杆7上;所述下台座轴承架6的内侧设有圆形凹槽,所述下台座滚轮4卡在该圆形凹槽内;所述上台座轴承架5的内侧设有圆形凹槽,所述上台座滚轮3卡在该圆形凹槽内;所述两根下盘横向轨杆1由橡胶支墩13支撑;所述对合组合弹簧27内部设有导向杆28,所述导向杆28固定于竖向隔震机构底板19上,所述竖向隔震机构底板19上设有长方形凹槽20,所述导向杆28固定于长方形凹槽20的中心位置;所述簧片连接架包括两个对称的簧片连接架上凸肩23、两个对称的簧片连接架下凸肩24、簧片连接架底板25和两个对称的簧片连接架竖向连接板33,该簧片连接架竖向连接板33连接台座面板30,所述簧片连接架底板25压在对合组合弹簧27的上表面上,所述簧片连接架底板25的中心设有一个比对合组合弹簧27内径大的圆孔26,所述两根上盘纵向轨杆8上均固定连接一个竖向隔震围板29,所述每个簧片连接架上凸肩23和一个竖向隔震围板29的上端之间固定连接两个对称上层簧片21,所述每个簧片连接架下凸肩24和一个竖向隔震围板29的下端之间固定连接两个对称下层簧片22;所述上层簧片21通过螺栓31固定在簧片连接架上凸肩23和竖向隔震围板29的上端,所述下层簧片22通过螺栓31固定在簧片连接架下凸肩24和竖向隔震围板29的下端;所述竖向隔震围板29由位于上盘纵向轨杆8上的三角形支撑14加固,所述竖向隔震围板29的上表面低于台座面板30;对合组合碟簧27由若干片碟形弹簧对合组合而成,提供较大弹簧变形空间,并提供近似线性竖向支撑刚度。
非地震状态时上台座滚轮3处于空间受限自触发方向的中盘纵向轨杆7的上静平衡预设平台15处,地震发生时,当地震动峰值加速度超过某一预定限值时,空间受限自触发方向的上盘纵向轨杆8在所述上台座滚轮3带动下,越过设置于空间受限自触发方向的所述中盘纵向轨杆7上的上静平衡预设平台15,向中盘弧形导轨17方向下滑,沿空间受限自触发方向的所述中盘弧形导轨17向其工作平衡状态运动,并进入可自由往复振动的三维隔震工作状态,依靠位移削弱空间受限方向下部地震动向上部结构的传递,所述上静平衡预设平台15受限方向的上限位挡片9可以防止所述上台座滚轮3跨过所述限位挡片7,避免受保护文物或设备受到撞击;同时在与其正交的空间方向,空间受限方向的中盘横向轨杆2在本方向下台座滚轮4的带动下,越过设置于空间受限自触发方向的下盘横向轨杆1上的下静平衡预设平台16,向下盘弧形导轨18方向下滑,沿空间受限自触发方向的所述下盘弧形导轨18向其工作平衡状态运动,并进入可自由往复振动的三维隔震工作状态,依靠位移削弱空间受限方向下部地震动向上部结构的传递。
非地震状态时负载32重力作用于竖向隔震机构底板19,使得对合组合碟簧27产生一个向下的初始变形,台座面板30和簧片连接架也有一个向下的初始变形,在额定负载32作用下,双层簧片21、22基本保持水平,此时上层簧片21和下层簧片22提供的向上作用力与对合组合碟簧27的反力之和与负载32、台座面板30和簧片连接架的重力平衡,此位置为静力平衡位置,如图3所示。
地震发生时,在竖向地震作用下,台座上盘纵向轨杆8、上导轨限位拉杆11和竖向隔震机构底板19发生垂直向上下运动,从而带动竖向隔震围板29和三角形支撑14产生垂直向运动,竖向震动通过由上层簧片21、下层簧片22、对合组合碟簧27和竖向隔震围板29传递到簧片连接架底板25、簧片连接架上凸肩23和簧片连接架下凸肩24,再由簧片连接架传递给台座面板30和负载32,由于负刚度机构提供了负的动态刚度,使得竖向隔震机构总的动态刚度小于对合组合碟簧27的刚度,从而使得隔震支座的竖向动态刚度变小,隔震支座的竖向自由度周期变长,从而使得竖向自由度周期避开竖向地震动的卓越周期频率范围,从能量角度看是上层簧片21和下层簧片22将竖向地面运动的动能转化为势能,从而达到减小台座面板30和负载32竖向振动的目的。当地面在竖向地震动作用下向上运动时,台座上盘纵向轨杆8、竖向隔震围板29和三角形支撑14向上运动,带动上层簧片21和下层簧片22向上运动,对合组合碟簧27的压缩变形减小;当地面在竖向地震动作用下向下运动时,台座上盘纵向轨杆8、竖向隔震围板29和三角形支撑14向下运动,带动上层簧片21和下层簧片22向下运动,对合组合碟簧27的压缩变形增大,由于碟形弹簧的动力特性在较小位移范围内保持线性,能保证对合组合碟簧27在一般地震动的竖向震动位移行程内接近线性,从而保证由上层簧片21、下层簧片22、碟形弹簧组27、竖向隔震围板29和簧片连接架组成的负刚度机构能正常工作;所述簧片连接架通过上层簧片21和下层簧片22与竖向隔震机构围板29连接成双层平行结构给台座面板30提供抗倾覆力矩。
簧片连接架底板25的中心的圆孔26的作用是预留对合组合碟簧27中间导向杆28的运动空间,如图7所示,当台座面板30运动到负向最大位移时,对合组合碟簧27压缩到最小高度,而导向杆28高度不变,此时簧片连接架底板25也向下运动到负向最大位移,导向杆28高度高于簧片连接架底板25,导向杆28通过圆孔26穿过簧片连接架底板25。
“L”型上限位挡片9的上端固定在上盘纵向轨杆8上、下端弯曲置于所述中盘纵向轨杆7上;“L”型下限位挡片10的下端固定在所述下盘横向轨杆1上、上端弯曲罩于所述中盘横向轨杆2上,“L”型上限位挡片9和“L”型下限位挡片10共同作用限制台座在地震作用下可能产生的上下摇摆运动,防止系统摇摆失稳。
同时,地震过程中,安装在台座底部的橡胶支墩13依靠其弹性高摩擦性能,限制所述台座与地面之间可能产生的滑移。地震发生后,在确认短期内不会再有余震发生的情况下,台座系统可以采用人工检查复位,恢复正常陈列摆放或设备正常工作状态。
该双侧空间受限自触发式三维隔震台座解决了常用三维隔震台座无法保护双侧空间受限文物或设备进行竖向隔震的问题,达到了对必须要靠墙角摆放或设置的需要三维隔震的文物或重要设备提供三维隔震保护的目的。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的,而非限制性的,本领域普通技术人员理解,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 (10)

1.一种双侧空间受限自触发式三维隔震台座,其特征在于:包括两根相对设置的下盘横向轨杆(1),所述两根下盘横向轨杆(1)之间正交连接至少两根下导轨限位拉杆(12),所述两根下盘横向轨杆(1)的上端均设有下盘弧形导轨(18),所述下盘弧形导轨(18)的侧面连接下台座轴承架(6),所述下台座轴承架(6)的上端固定连接中盘横向轨杆(2),所述下盘弧形导轨(18)与所述中盘横向轨杆(2)中间设有下台座滚轮(4),所述下台座滚轮(4)卡在下台座轴承架(6)内侧;所述中盘横向轨杆(2)的两端分别与两根中盘纵向轨杆(7)正交连接,所述两根中盘纵向轨杆(7)的上端均设有中盘弧形导轨(17),所述中盘弧形导轨(17)的侧面连接上台座轴承架(5),所述上台座轴承架(5)的上端固定连接上盘纵向轨杆(8),所述中盘纵向轨杆(7)与所述上盘纵向轨杆(8)之间设有上台座滚轮(3),所述上台座滚轮(3)卡在上台座轴承架(5)内侧,所述两根上盘纵向轨杆(8)之间正交连接至少两根上导轨限位拉杆(11),两根所述上导轨限位拉杆(11)上固定连接竖向隔震机构,所述竖向隔震机构包括竖向隔震机构底板(19),所述竖向隔震机构底板(19)中部固定连接内部导向杆(28),所述内部导向杆(28)从对合组合碟簧(27)的中间孔穿过,所述对合组合碟簧(27)外围设有簧片连接架,所述簧片连接架连接台座面板(30)。
2.根据权利要求1所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,其特征在于:所述下盘横向轨杆(1)上的下盘弧形导轨(18)设有两个,所述两个下盘弧形导轨(18)之间设有下静平衡预设平台(16)。
3.根据权利要求2所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,其特征在于:位于下静平衡预设平台(16)下方的下盘横向轨杆(1)与中盘横向轨杆(2)之间连接下限位挡片(10),所述下限位挡片(10)为“L”型,该下限位挡片(10)的下端固定在所述下盘横向轨杆(1)上、该下限位挡片(10)的上端弯曲罩于所述中盘横向轨杆(2)上。
4.根据权利要求1所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,其特征在于:所述中盘纵向轨杆(7)上的中盘弧形导轨(17)设有两个,所述两个中盘弧形导轨(17)之间设有上静平衡预设平台(15)。
5.根据权利要求4所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,其特征在于:位于上静平衡预设平台(15)下方的中盘纵向轨杆(7)与上盘纵向轨杆(8)之间连接上限位挡片(9),所述上限位挡片(9)为“L”型,该上限位挡片(9)的上端固定在上盘纵向轨杆(8),该上限位挡片(9)的下端弯曲置于所述中盘纵向轨杆(7)上。
6.根据权利要求1所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,其特征在于:所述下台座轴承架(6)的内侧设有圆形凹槽,所述下台座滚轮(4)卡在该圆形凹槽内;所述上台座轴承架(5)的内侧设有圆形凹槽,所述上台座滚轮(3)卡在该圆形凹槽内。
7.根据权利要求1所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,其特征在于:所述两根下盘横向轨杆(1)由橡胶支墩(13)支撑。
8.根据权利要求1所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,其特征在于:所述对合组合弹簧(27)内部设有导向杆(28),所述导向杆(28)固定于竖向隔震机构底板(19)上,所述竖向隔震机构底板(19)上设有长方形凹槽(20),所述导向杆(28)固定于长方形凹槽(20)的中心位置。
9.根据权利要求1所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,其特征在于:所述簧片连接架包括两个对称的簧片连接架上凸肩(23)、两个对称的簧片连接架下凸肩(24)、簧片连接架底板(25)和两个对称的簧片连接架竖向连接板(33),该簧片连接架竖向连接板(33)连接台座面板(30),所述簧片连接架底板(25)压在对合组合弹簧(27)的上表面上,所述簧片连接架底板(25)的中心设有一个比对合组合弹簧(27)内径大的圆孔(26),所述两根上盘纵向轨杆(8)上均固定连接一个竖向隔震围板(29),所述每个簧片连接架上凸肩(23)和一个竖向隔震围板(29)的上端之间固定连接两个对称上层簧片(21),所述每个簧片连接架下凸肩(24)和一个竖向隔震围板(29)的下端之间固定连接两个对称下层簧片(22)。
10.根据权利要求9所述的双侧空间受限自触发式三维隔震台座,其特征在于:所述上层簧片(21)通过螺栓(31)固定在簧片连接架上凸肩(23)和竖向隔震围板(29)的上端,所述下层簧片(22)通过螺栓(31)固定在簧片连接架下凸肩(24)和竖向隔震围板(29)的下端;所述竖向隔震围板(29)由位于上盘纵向轨杆(8)上的三角形支撑(14)加固,所述竖向隔震围板(29)的上表面低于台座面板(30)。
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