CN209800614U - 双向缓冲减震的文物隔震系统 - Google Patents

双向缓冲减震的文物隔震系统 Download PDF

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本实用新型涉及一种双向缓冲减震的文物隔震系统,包括两个水平向减震装置;其中一个水平向减震装置用于第一水平方向的缓冲减震,另一个相同的水平向减震装置用于第二水平方向的缓冲减震;且两个水平向减震装置的连接座连接在一起。单个水平向减震装置采用拉簧利用空间几何非线性实现装置的变刚度,并通过添加的阻尼系统来耗散地震能量。装置中拉簧与阻尼系统均可根据实际需要后期调整或更换。本实用新型最大的优点就是结构简单,加工、组装方便,可利用线性弹簧通过几何关系的变化实现变刚度,降低了非线性弹性装置的制作成本,同时添加的阻尼系统能够实现装置整体阻尼可控、可调,从而极大地提升了文物底座的减震效果。

Description

双向缓冲减震的文物隔震系统
技术领域
本实用新型涉及文物缓冲减震技术领域,具体而言,涉及一种双向缓冲减震的文物隔震系统。
背景技术
我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带之间,大部分国土位于地震多发区域。
我国超过半数的博物馆位于Ⅵ度及其以上的高烈度区域,地震活动频繁,每次地震灾害对博物馆陈列文物坏极其严重,给我们带来了惨痛的教训。
博物馆馆藏文物具有重要的文化、历史和艺术价值,保护意义重大。
馆藏文物多以浮放为主,在地震动荷载作用下其运动特征主要为滑动、摇晃、扭转和倾覆等。
目前,我国博物馆针对馆藏文物大多通过支、黏、卡、绑等方法来提高文物的抗震性能,这些方法虽在一定程度上提高了文物的抗震性能,但也存在破坏文物、抗震效果差等问题。
而国外博物馆已经大量推广应用文物隔震装置来对文物进行防震保护,但现有的文物防震装置构造较为复杂,变刚度装置成本较高,而且仅依靠轨道之间的摩擦耗能,不可控且不可调。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种双向缓冲减震的文物隔震系统,以解决上述技术问题。
为了实现本实用新型的上述目的,采用以下技术方案:
一种双向缓冲减震的文物隔震系统,包括两个水平向减震装置;其中一个所述水平向减震装置用于第一水平方向的缓冲减震,另一个所述水平向减震装置用于第二水平方向的缓冲减震;且两个所述水平向减震装置的连接座连接在一起。
进一步地,每个所述水平向减震装置均包括:连接座、基板、滑块及对应轨道、弹性复位装置、丝杠、驱动套和旋转阻尼器;其中,每个所述连接座均对应连接在所述滑块上,且所述滑块与其对应的轨道滑动安装在所述基板上,所述丝杠与所述轨道的长度方向一致并架设在所述基板上,所述驱动套安装在所述丝杠上并与所述连接座连接,所述驱动套内壁上安装有与所述丝杠的螺纹槽滚动配合的滚珠,所述旋转阻尼器安装在所述基板上并与所述丝杠的一端或两端连接;所述弹性复位装置连接在所述基板与所述滑块之间,且在自然状态下所述弹性复位装置的延伸方向垂直于当前的所述水平向减震装置所对应的轨道延伸方向;
一个所述水平向减震装置所对应的所述轨道沿所述第一水平方向设置,另一个所述水平向减震装置所对应的所述轨道沿所述第二水平方向设置。
进一步地,所述第一水平方向与所述第二水平方向垂直设置。
进一步地,所述弹性复位装置包括固定台和弹性件,所述固定台设置在基板上,所述弹性件一端与所述固定台连接,所述弹性件另一端与所述连接座连接。
进一步地,所述弹性件具体为拉簧。
进一步地,所述固定台对称设置在所述连接座两侧的所述基板上。
进一步地,所述弹性件为拉簧。
进一步地,每个所述水平向减震装置中的所述丝杠设置在对应的两个所述轨道之间,所述丝杠通过轴承座架设在所述基板上,所述轴承座与所述基板可拆卸连接。
进一步地,所述旋转阻尼器通过固定座安装在所述基板上,所述固定座与所述基板可拆卸连接。
进一步地,两个所述水平向减震装置的所述连接座之间可拆卸连接。
采用上述技术方案,本实用新型具有如下有益效果:
上述双向缓冲减震的文物隔震系统,包括两个水平向减震装置,其中一个水平向减震装置用于第一水平方向的缓冲减震,另一个水平向减震装置用于第二水平方向的缓冲减震。且上述两个水平向减震装置的连接座直接相对连接在一起,即可实现产品的缓冲减震作用;上、下两个水平向减震装置结构部分完全相同,降低了加工制作难度,仅需加工完成相同的两个水平装置,对接后即可实现产品的隔震减震功能。
其次,每个方向的水平向减震装置,其又具体由连接座、基板、滑块及对应轨道、弹性复位装置、构成;其中,连接座(协同滑块)在对应轨道上滑动过程中,在受到震动冲击时,文物底座向驱动套传递水平方向冲击力,驱动套内的滚珠沿着丝杠的螺纹槽运动,从而带动丝杠转动,将对文物底座的水平方向冲击力转变为丝杠的转动力,实现对文物底座水平方向冲击力的一级缓冲减震。丝杠两端的旋转阻尼器可以降低丝杠的转速,进一步吸收震动能量,实现对文物底座的水平方向冲击力的二级缓冲减震。在上述减震装置(即主要由丝杠、驱动套和旋转阻尼器等构成)结构基础上,其还设计了弹性复位装置(即由拉簧为主构成的复位装置)。
上述减震装置是对水平某方向的减震缓冲,同时设计了在自然状态下垂直于该轨道方向上的弹性复位装置,由此可知在连接座(协同滑块)在轨道方向滑动过程中,其实际上会受到轨道方向上的减震缓冲阻力和弹性复位装置实施减震阻力共同影响,因此在连接座滑动一段距离后,减震装置其轨道方向的减震阻力以及弹性复位阻力呈一定夹角,而且该夹角会因其滑动位置不同而发生变化,所以说在此复合减震阻力作用下,可实现对变刚度功能。
上述变刚度的实现方式非常实用,比起变刚度弹簧简单效果也好,也有利于避免发生共振;同时上述减震装置可实现阻尼可变可调(即实现变阻尼功能),这样也将有利于装置启动和更好的吸能减震。所以说,上述水平向减震装置采用弹性复位弹簧可实现空间几何非线性变刚度,并通过添加的阻尼系统来耗散地震能量。当然,上述弹性复位装置(拉簧)和减震装置等均可根据上部摆放物体的质量调整,简单快捷。
本实用新型实施例提供的文物隔震系统,其最大的优点就是结构简单,加工、组装方便,可利用线性弹簧通过几何关系的变化实现变刚度,降低了非线性弹性装置的制作成本;同时添加的减震装置(又称阻尼系统)能够实现装置整体阻尼可控、可调,从而极大地提升了文物底座的减震效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的双向缓冲减震的文物隔震系统的示意图;
图2为本实用新型提供的双向缓冲减震的文物隔震系统去掉一个基板的示意图;
图3为本实用新型提供的双向缓冲减震的文物隔震系统的水平向减震装置的示意图;
图4为本实用新型提供的双向缓冲减震的文物隔震系统的水平向减震装置与弹性复位装置的连接示意图;
图5为本实用新型提供的双向缓冲减震的文物隔震系统的丝杠与驱动套的连接示意图;
图6为图5中A处的局部放大图;
图7为本实用新型提供的双向缓冲减震的文物隔震系统的驱动套的示意图。
标记:1-水平向减震装置;2-连接座;3-基板;4-丝杠;5-驱动套;6-旋转阻尼器;7-轨道;8-滑块;9-弹性复位装置;10-螺纹槽;11-滚珠;12-固定台;13-弹性件;14-轴承座;15-固定座。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述,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实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1-图7所示,本申请的双向缓冲减震的文物隔震系统,包括两个水平向减震装置1(尤其参见图1和图2);其中一个水平向减震装置1用于第一水平方向的缓冲减震,另一个水平向减震装置1用于第二水平方向的缓冲减震;且所述水平向减震装置1的连接座2连接在一起。其中,上、下两个水平向减震装置结构部分完全相同,降低了加工制作难度,仅需加工完成相同的两个水平装置,对接后即可实现产品的隔震减震功能。其中,图3、图4为本实用新型提供的双向缓冲减震的文物隔震系统局部结构示意图;
具体地,参见图5以及图6;图6为图5中A处的局部放大图;每个水平向减震装置1均包括:连接座2、基板3、丝杠4、驱动套5(具体参见图7)和旋转阻尼器6、轨道7以及滑块8及弹性复位装置9;每个连接座2通过两个对应的轨道7滑动安装在基板3上,丝杠4与轨道7的长度方向一致并架设在基板3上,驱动套5安装在丝杠4上并与连接座2连接,驱动套5内壁上安装有与丝杠4的螺纹槽10滚动配合的滚珠11,旋转阻尼器6安装在基板3上并与丝杠4的一端或两端连接;弹性复位装置9连接在基板3与连接座2之间,且在自然状态下弹性复位装置的延伸方向垂直于当前的水平向减震装置所对应的轨道7延伸方向;
一个水平向减震装置1所对应的轨道7沿第一水平方向设置,另一个水平向减震装置1所对应的轨道7沿第二水平方向设置。
具体地,旋转阻尼器6安装在基板3上并与丝杠4的两端连接。
本申请的双向缓冲减震的文物隔震系统的工作原理如下:
上述双向缓冲减震的文物隔震系统,包括两个水平向减震装置1,其中一个水平向减震装置1用于第一水平方向的缓冲减震,另一个水平向减震装置1用于第二水平方向的缓冲减震;每个水平向减震装置1均包括:连接座2、基板3、丝杠4、驱动套5和旋转阻尼器6、轨道7、滑块8及弹性复位装置9等结构。
将本申请的双向缓冲减震的文物隔震系统安装在隔震支座上,将文物底座放置任意一个水平向减震装置1的基板3上,在受到震动冲击时,文物底座向连接座2传递第一水平水平方向冲击力和第二水平方向的冲击力;
其中,第一水平方向冲击力由一个水平向减震装置1进行缓冲减震,一个水平向减震装置1的驱动套5内的滚珠11沿着丝杠4的螺纹槽10运动,从而带动丝杠4转动,使当前水平向减震装置1的连接座2沿着所对应的轨道7滑动,将对文物底座的第一水平方向冲击力转变为丝杠4的转动力,实现对文物底座第一水平方向冲击力的一级缓冲减震,旋转阻尼器6用于降低丝杠4的转速,实现对文物底座第一水平方向冲击力的二级缓冲减震。
另外,第二水平方向冲击力由另一个水平向减震装置1进行缓冲减震,另一个水平向减震装置1的驱动套5内的滚珠11沿着丝杠4的螺纹槽10运动,从而带动丝杠4转动,使当前水平向减震装置1的连接座2沿着所对应的轨道7滑动,将对文物底座的第二水平方向冲击力转变为丝杠4的转动力,实现对文物底座第二水平方向冲击力的一级缓冲减震,旋转阻尼器6用于降低丝杠4的转速,实现对文物底座第二水平方向冲击力的二级缓冲减震。在上述减震装置(即主要由丝杠、驱动套和旋转阻尼器等构成)结构基础上,其还设计了弹性复位装置(即由拉簧为主构成的复位装置)。上述减震装置是对水平某方向的减震缓冲,同时设计了在自然状态下垂直于该轨道方向上的弹性复位装置,由此可知在连接座(协同滑块)在轨道方向滑动过程中,其实际上会受到轨道方向上的减震缓冲阻力和弹性复位装置实施减震阻力共同影响,因此在连接座滑动一段距离后,减震装置其轨道方向的减震阻力以及弹性复位阻力呈一定夹角,而且该夹角会因其滑动位置不同而发生变化,所以说在此复合减震阻力作用下,可实现对变刚度功能。同时上述减震装置可实现阻尼可变可调(即实现变阻尼功能),这样也将有利于装置启动和更好的吸能减震。
旋转阻尼器6使丝杠4获得平缓的机械运动,进一步吸收震动能量。
具体地,第一水平方向与第二水平方向垂直设置。本申请,通过第一水平方向与第二水平方向垂直设置,用于消除横向水平力和纵向水平力。
具体地,本申请的滚珠11的数量为一个,采用多个滚珠11也是可以的。
具体地,每个水平向减震装置1还包括弹性复位装置9,弹性复位装置9对应安装在当前的水平向减震装置1所在的基板3与连接座2之间。通过弹性复位装置9给连接座2施加反向的拉力,实现对连接座2的进一步减速的效果。
具体地,弹性复位装置9包括固定台12和弹性件13(其中弹性件13优选使用拉簧),固定台12设置在基板3上,弹性件13一端与固定台12连接,弹性件13另一端与连接座2连接。连接座2在轨道7上滑动距离越大,通过弹性件13对连接座2施加的反向拉力也就越大,对连接座2的减速效果也就更好。
具体地,固定台12对称设置在连接座2两侧的基板3上。固定台12对称设置在连接座2两侧的基板3上,使得弹性件13对连接座2的反向拉力与连接座2在轨道7上的移动方向一致,这样,弹性件13对连接座2的反向拉力效果最好。
如果固定台12不是对称设置在连接座2两侧的基板3上,弹性件13对连接座2的反向拉力与连接座2在轨道7上的移动方向不一致,这样,弹性件13对连接座2的反向拉力效果受到一定损耗。
具体地,每个水平向减震装置1中的丝杠4设置在对应的两个轨道7之间,丝杠4通过轴承座14架设在基板3上,轴承座14与基板3可拆卸连接。
本申请水平向减震装置1采用的轴承座14为两个,两个轴承座14分别安装在靠近丝杠4两端的位置;且两个轴承座14分别安装在基板3上,通过两个轴承座14使丝杠4能够承受更大的冲击力。
需要说明的是,丝杠4上的轴承座14为两个,只是本申请优选的一种方式,对于本领域技术人员而言,轴承座14的数量根据实际使用情况进行增减,在此就不对支撑座的数量进行一一举例。
具体地,本申请中轴承座14与基板3采用可拆卸连接,便于轴承座14的安装、拆卸和更换。
具体地,旋转阻尼器6通过固定座15安装在基板3上,固定座15与基板3可拆卸连接。固定座15与旋转阻尼器6可拆卸连接,方便旋转阻尼器6的安装和更换,提高了旋转阻尼器6安装和更换的效率,并且,固定座15为旋转阻尼器6提供支撑。
不考虑旋转阻尼器6与固定座15安装和更换的情况,固定座15与旋转阻尼器6固定连接也是可以的。固定座15与旋转阻尼器6固定连接的方式,可以采用焊接等方式。
具体地,固定座15可拆卸安装在基板3上,便于固定座15的安装和拆卸。
具体地,丝杠4的螺纹升角大于螺旋副的当量摩擦角,使得驱动套5不会自锁在丝杠4上,保证文物底座受到冲击力时,通过本申请的双向缓冲减震的文物隔震系统对文物底座能够起到缓冲减震的效果,降低文物底座上的文物受到冲击力,从而降低文物损坏的概率。如果驱动套5自锁在丝杠4上,文物底座受到冲击力时,不能通过本申请的双向缓冲减震的文物隔震系统对文物底座进行缓冲减震,文物底座上的文物会直接受到损坏,文物损坏的概率较高。
具体地,两个水平向减震装置1上的连接座2之间可拆卸连接,便于两个水平向减震装置1的安装、拆卸和运输。
具体地,旋转阻尼器6采用粘滞型旋转阻尼器。上述旋转阻尼器6优选使用粘滞型旋转阻尼器;该粘滞型旋转阻尼器通常内部填充一定粘度的流体介质,利用旋转体在腔中的圆周运动产生粘滞阻尼耗能,是一种与转动速度相关的阻尼器。在地震来临时,粘滞型旋转阻尼器最大限度吸收和消耗了地震的冲击能量,大大缓解了地震对隔震支座上部摆放的物体(如文物)造成的冲击和破坏。
具体地,本申请的丝杠4采用单头丝杠或多头丝杠。
单头丝杠由于其螺旋升角较小(不容易滑动),螺丝和螺母旋合形成的摩擦力较大(有自琐能力),用在螺纹的锁紧,例如固定吊扇的螺丝螺母、煤气瓶的接头和机械设备里零件间的固定连接等;而多线螺纹由于其螺纹升角较大(容易滑动),螺丝和螺母旋合形成的摩擦力较小,用于传递动力和运动,例如用于抬高车轮维修的千斤顶、用于夹紧工件进行钳工加工的台虎钳和用于加工螺纹的车床丝杆等。
多头丝杠的导程较大,同螺距的双线螺纹导程是单线螺纹导程的两倍,但是螺纹导程大了以后,自锁能力下降。根据上述分析,根据不同的使用场合,选择使用单头丝杠或是多头丝杠。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种双向缓冲减震的文物隔震系统,其特征在于,包括两个水平向减震装置;其中一个所述水平向减震装置用于第一水平方向的缓冲减震,另一个所述水平向减震装置用于第二水平方向的缓冲减震;
且两个所述水平向减震装置的连接座连接在一起。
2.根据权利要求1所述的双向缓冲减震的文物隔震系统,其特征在于,每个所述水平向减震装置均包括:连接座、基板、滑块及对应轨道、弹性复位装置、丝杠、驱动套和旋转阻尼器;其中,每个所述连接座均对应连接在所述滑块上,且所述滑块与其对应的轨道滑动安装在所述基板上,所述丝杠与所述轨道的长度方向一致并架设在所述基板上,所述驱动套安装在所述丝杠上并与所述连接座连接,所述驱动套内壁上安装有与所述丝杠的螺纹槽滚动配合的滚珠,所述旋转阻尼器安装在所述基板上并与所述丝杠的一端或两端连接;所述弹性复位装置连接在所述基板与所述滑块之间,且在自然状态下所述弹性复位装置的延伸方向垂直于当前的所述水平向减震装置所对应的轨道延伸方向;
一个所述水平向减震装置所对应的所述轨道沿所述第一水平方向设置,另一个所述水平向减震装置所对应的所述轨道沿所述第二水平方向设置。
3.根据权利要求1所述的双向缓冲减震的文物隔震系统,其特征在于,所述第一水平方向与所述第二水平方向垂直设置。
4.根据权利要求2所述的双向缓冲减震的文物隔震系统,其特征在于,所述弹性复位装置包括固定台和弹性件,所述固定台设置在基板上,所述弹性件一端与所述固定台连接,所述弹性件另一端与所述连接座连接。
5.根据权利要求4所述的双向缓冲减震的文物隔震系统,其特征在于,所述弹性件具体为拉簧。
6.根据权利要求5所述的双向缓冲减震的文物隔震系统,其特征在于,所述固定台对称设置在所述连接座两侧的所述基板上。
7.根据权利要求5所述的双向缓冲减震的文物隔震系统,其特征在于,所述弹性件为拉簧。
8.根据权利要求2所述的双向缓冲减震的文物隔震系统,其特征在于,每个所述水平向减震装置中的所述丝杠设置在对应的两个所述轨道之间,所述丝杠通过轴承座架设在所述基板上,所述轴承座与所述基板可拆卸连接。
9.根据权利要求2所述的双向缓冲减震的文物隔震系统,其特征在于,所述旋转阻尼器通过固定座安装在所述基板上,所述固定座与所述基板可拆卸连接。
10.根据权利要求1所述的双向缓冲减震的文物隔震系统,其特征在于,两个所述水平向减震装置的所述连接座之间可拆卸连接。
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