CN205934708U - 减震球型支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种减震球型支座，包括下支座板和通过摩擦结构装设在下支座板上的上支座板，所述摩擦结构包括：中间基板，上表面为平面，下表面设有球窝，其中上表面用于支撑所述上支座板；球冠衬板，该球冠衬板的球冠部分与所述球窝配合成第二摩擦结构，该球冠衬板底面朝向下支座板的支撑面，且该底面设有纵横阵列的上滚道；下滚道，纵横阵列在下支座板与所述平面对位的平面上；滚珠，阵列布设在对位的上下滚道间，形成第三摩擦结构。依据本实用新型通过合理的选择摩擦形式为滚动摩擦，改善重载条件下的摩擦环境。

Description

减震球型支座

技术领域

本实用新型涉及涉及一种球型支座。

背景技术

桥梁支座有多种类型，例如球型支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座等，桥梁支座的作用主要有两点，其一是将桥梁载荷（动载和静载）有效传递到桥墩，其二则是用以克服梁体因受制动力、环境温度、混凝土收缩或徐变以及载荷作用等引起的位移产生的梁体偏压。例如在桥体横向，如果因环境温度发生变化，导致梁体边长，而墩柱之间的间距不变，若梁体与墩柱之间是刚性的连接，则刚性连接的部分有可能会被剪断或者梁体对连接部分产生很大的剪切力。桥梁支座则使梁体尽可能正压在墩柱上。

因桥梁与墩柱之间的连接结构不仅需要面对水平方向的位移，还会因竖向压缩变形或者不同部分变形幅度不一致而产生转角变形，由此产生了既满足适应移动变形又适应转动变形的滚动球型支座。

桥梁支座需要承载巨大的载荷，因此，提供适应变形的桥梁支座中的移动接合面（适应直线位移或角位移）是否处于良好的工作状态非常重要，即移动接合面的摩擦系数应比较小。由于桥梁支座应用于重载场合，受此影响，桥梁支座普遍采用面接触的摩擦面配合，球型支座也不例外。为了保证桥梁支座实现正常的工作状态，目前常采用的措施是保证摩擦面的表面清洁，例如移动型支座中的滑板支座的四氟板表面和与之摩擦的不锈钢表面清洁。并在摩擦接合面施以润滑剂，例如5201-2硅脂润滑油。然而，即便如此，摩擦接合面的摩擦系数仍然非常大，对变形的响应能力比较差。

球型支座是在盆式橡胶支座的基础上发展起来的一种新型桥梁支座。随着桥梁技术的发展，大量的弯桥和宽桥的出现，均有比较高的抗震的需求，现有球型支座中聚四氟乙烯板的摩擦磨损较严重，寿命比较短，现在的支座形式已不能满足性能的要求，急需一种能抗震的、承载能力大的、摩擦系数小的球型支座。

典型地，如中国专利文献CN101476284B公开了一种转体球型支座，该支座提供了三个摩擦减磨板，并提供一个由球形支撑体与球面凹腔形成的球面摩擦面，所有的摩擦面均是滑动摩擦，摩擦系数相对较大。

而中国专利文献CN105064205A公开了一种球型支座，其说明书第48段指出，通过在上支座与下支座之间设置活动座以实现球形支座的转动和滑动的功能分离，可避免支座局部功能功能叠合造成卡死应力集中，一定程度上能够克服摩擦环境为滑动摩擦时滑动环境恶劣的问题，但并不能从根本上解决摩擦面为滑动摩擦的条件。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种减震球型支座，通过合理的选择摩擦形式为滚动摩擦，改善重载条件下的摩擦环境。

本实用新型采用以下技术方案：

一种减震球型支座，包括下支座板和通过摩擦结构装设在下支座板上的上支座板，所述摩擦结构包括：

中间基板，上表面为平面，下表面设有球窝，其中上表面用于支撑所述上支座板；

球冠衬板，该球冠衬板的球冠部分与所述球窝配合成第二摩擦结构，该球冠衬板底面朝向下支座板的支撑面，且该底面设有纵横阵列的上滚道；

下滚道，纵横阵列在下支座板与所述平面对位的平面上；

滚珠，阵列布设在对位的上下滚道间，形成第三摩擦结构。

上述减震球型支座，可选地，所述上滚道分布在一个圆形区域内。

可选地，以所述圆形区域的圆心为中心，横向或纵向上的滚道长度比位于该滚道上的最外围滚珠所在位置对应的半径大10mm。

可选地，滚珠在滚道上的分布是均匀的，且滚珠间距为13.5mm或17.5mm。

可选地，滚珠的直径为8mm或12mm，所对应的滚道深度为2mm或3mm。

可选地，所述球冠衬板与球窝间设有球面聚四氟乙烯滑板。

可选地，上支座板与中间基板间形成第一摩擦结构。

可选地，所述第一摩擦结构结构配置为：

在中间基板的上表面设有凹槽，一下摩擦板部分地嵌入所述凹槽，部分地露出所述凹槽；

在上支座板的下表面固定有与所述下摩擦板构成摩擦配合的上摩擦板。

可选地，于所述摩擦结构的外围设有密封圈。

可选地，所述密封圈从上支座板的下表面外围周缘向下延伸；

下支座板的边缘设有向上的翻边，密封圈位于翻边的内侧。

依据本实用新型，球冠衬板不同于常规的球型支座的配置，常规条件下，球冠衬板的球冠部分向下设置，换言之，常规条件下，球窝设置在下支座板上，该种结构承载力比较小，随着桥梁跨度、宽度的增加，对球型支座荷载能力提出了更高的要求，通过翻转球冠支座可以有效的提高荷载能力。此外，摩擦结构配有多个，其中第三摩擦结构为滚动摩擦结构，改善了摩擦结构的摩擦条件，使整个摩擦结构具有更小的摩擦系数。

附图说明

图1为依据本实用新型的一种减震球型支座的主视半剖结构示意图。

图2为下支座板上的上滚道结构示意图。

图3为球冠衬板上的滚道结构示意图。

图中：1.上锚固螺栓，2.中间基板，3.下摩擦板，4.上支座板，6.密封圈，7.球面聚四氟乙烯滑板，8.下支座板，9.下锚固螺栓，10.滚珠，11.球冠衬板，12.纵滚道槽，13.分道凸起，14.横滚道槽。

具体实施方式

球冠是指球面被一个平面所截后剩下的曲面，截得的圆面为底，垂直于圆面的直径被截得的部分是高。球冠原本是指前述的底与相应的曲面围成的结构，如图1中所示的球冠衬板11本质上属于球缺，但其名称并不影响其结构的理解。

并且公知地，机械领域中的很多结构并非严格的几何意义上的结构，但通常使用几何意义上的概念来描述机械领域中的结构。图1中所示的球冠衬板11，周缘切除一个环形部分，避免整体结构过大，且边缘强度也不大，去除不影响整体的结构强度。

关于球冠衬板11的轴线，为本领域和纯理学领域的人员所理解，对于球冠而言，球冠的底面过中心的法线即为球冠的轴线。

图1中，不同于常规的球型支座，在本实用新型中，球冠衬板11为上下结构，其底面在下，球冠面在上，因此，图中所表示的理想的上下结构中，其轴线为上下方向。

同时应当理解，涉及到滚转等因素的影响，实际在支撑梁时，球冠衬板11的轴线并不一定处于严格上下方向。但如果球冠衬板11的支撑部分能够移动，则能够一定程度上消除偏斜因素。

此外，关于减免震，体现在例如地震发生时，各个摩擦结构的摩擦消耗能量。尤其是第一摩擦结构和第二摩擦结构，属于面接触的摩擦，能够有效的消耗震动产生的能量，起到减或者免震的作用。

由于本实用新型的主要改进点在球冠衬板11与球窝的对合面，以及滚珠10的分布形式上，因此，对于球型支座常规的结构不多做描述，例如上支座板5上所设置的上锚固螺栓1，下支座板8上设置的下锚固螺栓9，均属于常规的设计。

对于球型支座的常规结构是，在下支座板8上设有一个凸台，凸台上加工出一个球窝。相对应的，设置一球冠衬板11，该球冠衬板11的球冠与球窝配合，形成球型支座。该种结构受球窝依附结构的限制，相对较小，并且，球冠在球窝上面时，合力方向是沿上述轴线向下的，但一旦发生偏斜，会产生非常大的附加应力，因此无法应用到大吨位的桥梁上。

于本实用新型中，其第一方面采用要素变换的方式，球冠不会发生偏斜，其支承面复合滚珠10产生的平移，从而梁体所产生的附加应力随着移动而消除，使球型支座形成正顶推，从而能够满足大吨位的桥梁上的应用。

如图1-3所示的一种减震球型支座，具体如图1所示，图中包含三个摩擦结构，可以从整体上布置成水平方向正交的两个方向，以及基于所述轴线转动，整体的摩擦系数比较低，改善球型支座的摩擦环境，具有对较小的梁体变形较好的响应能力。

具体是该减震球型支座，包括下支座板8和通过摩擦结构装设在下支座板8上的上支座板5，其中，所述摩擦结构是一个复合的摩擦结构，其包括：

中间基板2，可以采用钢制的基板结构，是比常规的球型支座多出的部件。该中间基板2的上表面为平面，下表面设有球窝，其中，上表面用于支撑所述上支座板5。

所述摩擦结构还包括球冠衬板11，该球冠衬板11的球冠部分与所述球窝配合成第二摩擦结构，该第二摩擦结构相当于原有球型支座的倒置。从而，相对地，该球冠衬板11底面朝向下支座板8的支撑面，且该底面设有纵横阵列的上滚道；

下滚道，纵横阵列在下支座板8与所述平面对位的平面上；

滚珠10，阵列布设在对位的上下滚道间，形成第三摩擦结构。

一方面通过构造阵列的滚道及为滚道所约束的滚珠10，变滑动摩擦为滚动摩擦，另一方面，基于阵列的滚道，集合较多的滚珠10，具备比较高的荷载能力，从而满足桥梁支座对重载荷的要求。

相对应的，目前所使用的摩擦结构普遍是滑动摩擦结构，结构简单，成本低，承载能力强，但摩擦系数较大，在梁体发生较小的变形时，支撑梁体的桥梁支座即便是具备滑移结构，也会因为梁变形所产生的力小于桥梁支座滑移所需要的最大静摩擦力，导致墩柱受到比较大的剪切力矩。

图2是下支座板8的俯视结构示意图，而图3是球冠衬板11的仰视结构示意图，图中可见，所述上滚道分布在一个圆形区域内，那么相对地，下滚道结构也分布在一个圆形区域内。

滚道被约束在一个圆形区域内，更有利于提供转动所需要的滚动摩擦，同时，上支座板5和下支座板8的俯视结构均是圆形，整体的尺寸规格小，承载能力强。

在圆形区域内，如图2和3所示，并非进行纵向和横向全范围内的阵列，而是在一定的范围内阵列，用于减少滚珠10脱出的概率。

具体地，圆形既属于中心对称结构，也属于轴对称结构，不过对于纵横阵列，则属于轴对称结构，当纵横阵列在圆形区域内为轴对称结构时，纵横阵列的中心与圆形区域的中心重合。

进而，在圆形区域内，在纵横的一个方向的排列区间长度小于另一个方向上的最大长度，排列区间是例如图2中的位于最上面的横向滚道与位于最下面的横向滚道所约束的区间。当该区间的长度小于纵向的最长滚道的长度时就会出现如图2和3中所示的结构，部分滚道的两端不再是分道凸起13所约束，而直接构造为例如图中所示的横滚道槽14和纵滚道槽12。

以所述圆形区域的圆心为中心，横向或纵向上的滚道长度比位于该滚道上的最外围滚珠10所在位置对应的半径大10mm。基于此，在相对较小的范围内可以装设较多的滚珠10，并能够有效的约束滚珠10，形成稳定可靠的支撑结构。

在滚珠10在滚道上的分布是均匀的，且滚珠间距为13.5mm或17.5mm。滚珠10的间距也与滚珠10的球径有关，整体上处于正相关，预留滚珠间的间距一方面减少滚珠10间可能的干涉，另一方面也有利于润滑剂的填入。

滚珠10的直径为8mm或12mm，所对应的滚道深度为2mm或3mm，适配所述滚珠10的直径，能够在提供有效支撑的条件下，使下支座板8的上表面与球冠衬板11的下表面间留有合适的间隙，利于润滑。

关于滚珠10的材质，最好采用经过调质处理的钢球。

进一步地，为了减小摩擦系数，所述球冠衬板11与球窝间设有球面聚四氟乙烯滑板7。

进而，上支座板5与中间基板2间形成第一摩擦结构，整体上形成三个摩擦结构，有利于提供多向的减摩，应对复杂的梁体变形。

优选地，所述第一摩擦结构结构配置为：

在中间基板2的上表面设有凹槽，一下摩擦板3部分地嵌入所述凹槽，部分地露出所述凹槽，以固定摩擦板3。

同时，在上支座板5的下表面固定有与所述下摩擦板3构成摩擦配合的上摩擦板4。

通过摩擦板的使用，可以有效的降低第一摩擦结构的摩擦系数，对于摩擦板，例如可以采用聚四氟乙烯摩擦板，使第一摩擦结构的摩擦系数降低到0.1。

摩擦系数的维持，有赖于摩擦界面的清洁，应当尽可能地减少灰尘的进入，因此，于所述摩擦结构的外围设有密封圈6。

在一些实施例中，所述密封圈6从上支座板5的下表面外围周缘向下延伸；

下支座板8的边缘设有向上的翻边，密封圈6位于翻边的内侧，翻边与密封圈6一定程度上也构成迷宫密封，结构简单，且能够起到良好的密封作用。

Claims (10)

1.一种减震球型支座，包括下支座板（8）和通过摩擦结构装设在下支座板（8）上的上支座板（5），其特征在于，所述摩擦结构包括：

中间基板（2），上表面为平面，下表面设有球窝，其中上表面用于支撑所述上支座板（5）；

球冠衬板（11），该球冠衬板（11）的球冠部分与所述球窝配合成第二摩擦结构，该球冠衬板（11）底面朝向下支座板（8）的支撑面，且该底面设有纵横阵列的上滚道；

下滚道，纵横阵列在下支座板（8）与所述平面对位的平面上；

滚珠（10），阵列布设在对位的上下滚道间，形成第三摩擦结构。

2.根据权利要求1所述的减震球型支座，其特征在于，所述上滚道分布在一个圆形区域内。

3.根据权利要求2所述的减震球型支座，其特征在于，以所述圆形区域的圆心为中心，横向或纵向上的滚道长度比位于该滚道上的最外围滚珠（10）所在位置对应的半径大10mm。

4.根据权利要求3所述的减震球型支座，其特征在于，滚珠（10）在滚道上的分布是均匀的，且滚珠间距为13.5mm或17.5mm。

5.根据权利要求4所述的减震球型支座，其特征在于，滚珠（10）的直径为8mm或12mm，所对应的滚道深度为2mm或3mm。

6.根据权利要求1-5任一所述的减震球型支座，其特征在于，所述球冠衬板（11）与球窝间设有球面聚四氟乙烯滑板（7）。

7.根据权利要求1-5任一所述的减震球型支座，其特征在于，上支座板（5）与中间基板（2）间形成第一摩擦结构。

8.根据权利要求7所述的减震球型支座，其特征在于，所述第一摩擦结构结构配置为：

在中间基板（2）的上表面设有凹槽，一下摩擦板（3）部分地嵌入所述凹槽，部分地露出所述凹槽；

在上支座板（5）的下表面固定有与所述下摩擦板（3）构成摩擦配合的上摩擦板（4）。

9.根据权利要求1-5任一所述的减震球型支座，其特征在于，于所述摩擦结构的外围设有密封圈（6）。

10.根据权利要求9所述的减震球型支座，其特征在于，所述密封圈（6）从上支座板（5）的下表面外围周缘向下延伸；

下支座板（8）的边缘设有向上的翻边，密封圈（6）位于翻边的内侧。