CN210513619U - 一种带有质心调节组件的气浮检测塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带有质心调节组件的气浮检测塔，包括气浮平台、塔身、若干空气弹簧和钢制的质心调节组件，所述的气浮平台的横向剖面和纵向剖面均为T字形，所述的塔身固定在气浮平台的上表面，钢制的质心调节组件固定在气浮平台的下表面，在气浮平台的四周台肩处均匀布置若干空气弹簧，所述气浮平台由混凝土浇筑而成，所述的塔身由柱、横梁和斜杆构件组成。本实用新型所述的一种带有质心调节组件的气浮检测塔，克服了传统检测塔中存在的成本较高、塔身高度受限、隔振效果差、东西方向和南北方向隔振效果差异大的缺点，隔振效果好，满足超精密测量的隔振需求。

Description

一种带有质心调节组件的气浮检测塔

技术领域

本实用新型属于空气弹簧隔振技术领域，尤其是涉及一种带有质心调节组件的气浮检测塔。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，超精密加工和超精密测量技术越来越被重视，对于加工设备和检测设备的隔振也成为热门研究。其中，以空气弹簧的隔振效果最好且隔振技术成熟，其相关研究也较多。另外一方面，由于工程的需要，非球面反射主镜的应用日益广泛，其相对孔径也越来越大，传统的离线卧式检测方法需要将加工主镜从加工的水平状态调整为垂直状态，会造成主镜因自身重力而变形，影响检测的可靠性。上述两种原因催生出了采用空气弹簧隔振的立式检测设备，即检测塔。

目前国内的检测塔技术发展还比较缓慢，传统检测塔结构单一，基本结构均为：地面以上是钢制塔身，地面以下是隔振地基和空气弹簧。其中，隔振地基形状多为单一T字形，空气弹簧仅能布置在前后两面或者左右两面，导致东西方向和南北方向的隔振效果差异大。另外，传统检测塔的隔振地基多为钢制地基，即外部钢材覆盖，内部间隔安放钢板，每个小隔间灌入混凝土，这样做虽然能凭借钢材密度大的结构特点，将整个检测塔的质心降低一些，但其效果不明显，且存在诸多问题：一是钢材成本较高，导致检测塔造价较高；二是钢材极易传导振动，降低隔振效果；三是安装检测塔的地面以下部分通常都是有空间限制，不能将隔振地基建造得很大，因而在有限的空间里其降低检测塔质心的能力是有限的，这就会导致检测塔塔身的高度受到限制，传统检测塔塔身在4m以下，过高会导致检测塔振动幅度超过规定要求。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种带有质心调节组件的气浮检测塔，以克服上述传统检测塔中存在的成本较高、塔身高度受限、隔振效果差、东西方向和南北方向隔振效果差异大的缺点，进而满足超精密测量的隔振需求。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种带有质心调节组件的气浮检测塔，包括气浮平台、塔身、若干空气弹簧和钢制的质心调节组件，所述的气浮平台的横向剖面和纵向剖面均为T字形，所述的塔身固定在气浮平台的上表面，钢制的质心调节组件固定在气浮平台的下表面，在气浮平台的四周台肩处均匀布置若干空气弹簧，所述气浮平台由混凝土浇筑而成，所述的塔身由柱、横梁和斜杆构件组成。

进一步的，所述质心调节组件包括依次嵌套的质心调节块组一、质心调节块组二、质心调节块组三和质心调节块组四，所述质心调节块组一设置在外侧，所述质心调节块组四设置在内侧，所有质心调节块组均通过固定销与气浮平台连接，依次嵌套的四组质心调节块组组成实心结构覆盖气浮平台的下表面。

进一步的，所述质心调节块组一、质心调节块组二、质心调节块组三均为由四个质心调节块围成的框型结构，且质心调节块组一的每个质心调节块和质心调节块组二的每个质心调节块上均设有三个连接端，质心调节块组三的每个质心调节块上均设有两个连接端，质心调节块组四为矩形钢块，且在矩形钢块上设置四个连接端，所有的连接端上均设有固定销穿过孔，对应的，在气浮平台上设有若干质心调节块连接口。

进一步的，所述质心调节组件包括若干质心调节块单元，若干质心调节块单元并排排布在气浮平台的下表面，且每一质心调节块单元均包括质心调节块和连接件，所述的连接件包括U型槽钢和若干竖直槽钢，U型槽钢底部通过若干竖直槽钢焊接固定在质心调节块上，若干竖直槽钢沿U型槽钢的长度方向均匀设置，所有质心调节块单元的U型槽钢及竖直槽钢均浇筑在气浮平台的底部，在质心调节组件的质心调节块的外围套设有由四个连接钢带围成的连接框，在质心调节组件的质心调节块的底部均匀固设多个连接若干质心调节块的连接槽钢。

进一步的，所有质心调节块的材质均为A3钢。

进一步的，在浇筑气浮平台的混凝土中掺杂钢纤维。

进一步的，所述钢纤维为波形钢纤维。

进一步的，所述空气弹簧设置12个。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种带有质心调节组件的气浮检测塔具有以下优势：

本实用新型所述的一种带有质心调节组件的气浮检测塔，

1、气浮平台的横向剖面和纵向剖面均为T字形，以及在气浮平台的台肩上均布若干空气弹簧，使得气浮平台的东西方向以及南北方向隔振效果均匀；

2、钢制的质心调节组件，一方面可根据需求选择在气浮平台底部安装多少质心调节块，调节方便，安装方便，质心调节组件承载大；系统稳定；气浮隔振系统对周边空间影响较小；可根据实际负载合理控制系统质心位置，使之达到最佳工作状态；另一方面，通过在气浮平台底部设置质心调节组件，能够将整个检测塔的质心降低到空气弹簧上端面高度，甚至低于空气弹簧上端面，系统质心与空气弹簧刚度中心重合，使检测塔具有一定的稳定性，允许塔身的高度较高，塔身高度不受限，甚至塔身高度可以达到18米；

3、通过混凝土气浮平台支撑塔身，降低了制造成本；质心调节块的材质为钢制，上部的气浮平台为混凝土，两者材质不同，有效的阻隔了振动的传递，隔振效果好，另外混凝土中的钢纤维对振动也起到阻尼作用，满足超精密测量的隔振需求。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种带有质心调节组件的气浮检测塔的结构示意图；

图2为气浮平台的立体结构示意图；

图3为气浮平台的剖面图；

图4为第一种结构形式的质心调节组件在气浮平台底部布置方式示意图；

图5为第一种结构形式的质心调节组件与气浮平台连接示意图；

图6为第一种结构形式的质心调节组件的某一角度的爆炸图；

图7为第一种结构形式的质心调节组件的另一角度的爆炸图；

图8为第二种结构形式的质心调节组件在气浮平台底部布置方式示意图；

图9为图8的透视图；

图10为图8的爆炸图；

图11为质心调节块单元的结构示意图；

图12为第二种结构形式的质心调节组件与气浮平台的连接示意图。

附图标记说明：

1-塔身，2-气浮平台，3-空气弹簧，4-质心调节组件，5-钢纤维，6-混凝土，7-质心调节块组一，8-质心调节块组二，9-质心调节块组三，10-质心调节块组四，11-固定销，12-连接端，13-质心调节块连接口，14-质心调节块单元，15-U型槽钢，16-竖直槽钢，17-连接钢带，18-连接槽钢。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1-图7所示，一种带有质心调节组件的气浮检测塔，包括气浮平台2、塔身1、若干空气弹簧3和钢制的质心调节组件，所述的气浮平台2的横向剖面和纵向剖面均为T字形，所述的塔身1固定在气浮平台2的上表面，钢制的质心调节组件固定在气浮平台2的下表面，在气浮平台2的四周台肩处均匀布置若干空气弹簧3，空气弹簧3可以设置12个，对称均布4组，所述气浮平台2由混凝土6浇筑而成，所述气浮平台2的上表面与地面水平，所述的塔身1由柱、横梁和斜杆构件组成，所述柱构件材料可以为方钢；所述横梁和斜杆构件材料可以为矩形钢，根据结构设计需要选用不同型材。

气浮平台2可以可采用型钢混凝土结构、预应力混凝土结构等结构形式。

质心调节组件可以多种结构形式，本申请给出以下两种具体结构形式，第一种结构形式的质心调节组件包括依次嵌套的质心调节块组一7、质心调节块组二8、质心调节块组三9和质心调节块组四10，所述质心调节块组一7设置在外侧，所述质心调节块组四10设置在内侧，所有质心调节块组均通过固定销11与气浮平台2连接，依次嵌套的四组质心调节块组组成实心结构覆盖气浮平台2的下表面。

质心调节块组一7、质心调节块组二8、质心调节块组三9均为由四个质心调节块围成的框型结构，且质心调节块组一7的每个质心调节块和质心调节块组二8的每个质心调节块上均设有三个连接端12，质心调节块组三9的每个质心调节块上均设有两个连接端12，质心调节块组四10为矩形钢块，且在矩形钢块上设置四个连接端12，所有的连接端上均设有固定销穿过孔，对应的，在气浮平台2上设有若干质心调节块连接口13。

根据塔身高度需求选择具体设置哪一具体质心调节块组，可以是只设置质心调节块组一7，或是质心调节块组一7和质心调节块组二8的组合，亦或是质心调节块组一7、质心调节块组二8和质心调节块组三9的组合，或是四个质心调节块组的组合，从而逐级降低质心。

质心调节块也可根据实际需求更换不同密度的材料及外形尺寸，固定销也可根据实际需求和工况，由液压、电控、机械等结构为动力实现自动化调节。

如图8-图11所示，第二种结构形式的质心调节组件可以是：所述质心调节组件包括若干质心调节块单元14，若干质心调节块单元14并排排布在气浮平台2的下表面，且每一质心调节块单元14均包括质心调节块和连接件，所述的连接件包括U型槽钢15和若干竖直槽钢16，U型槽钢15底部通过若干竖直槽钢16焊接固定在质心调节块上，若干竖直槽钢16沿U型槽钢15的长度方向均匀设置，所有质心调节块单元14的U型槽钢15及竖直槽钢16均浇筑在气浮平台2的底部，在质心调节组件的质心调节块的外围套设有由四个连接钢带17围成的连接框，四个连接钢带17焊接成连接框，在质心调节组件的质心调节块的底部均匀固设多个连接若干质心调节块的连接槽钢18。

根据塔身高度需求选择设置多少个质心调节块单元14。

以上两种质心调节组件中涉及的所有质心调节块的材质均为A3钢，即Q235碳素结构钢。质心调节块可以是A3钢，或是其它密度大于混凝土的材料，以及多种大密度材料的组合，质心调节块的材质为A3钢，属于密度大的材料，气浮平台的材质是混凝土，两者材质不同，振动就会在不同介质中传递，从而有效阻碍振动传递至塔身1，满足超精密测量的隔振需求。

在浇筑气浮平台2的混凝土6中掺杂钢纤维5，钢纤维5有很多种类，例如可以为波形钢纤维，在混凝土6中掺杂钢纤维5对振动的传导起到阻尼作用。

空气弹簧刚度中心即：俯视状态下，由各空气弹簧所围成的封闭区域，可看做一个近矩形的平面，此平面中心为空气弹簧刚度中心。质心调节组件能降低系统质心，系统质心低于空气弹簧支撑面至系统质心与空气弹簧刚度中心重合时，这一区间系统最为稳定。

下面给一种带有质心调节组件的气浮检测塔的施工方法：具体如下：

检测塔的塔高8m，塔底尺寸6m×6m，塔顶尺寸3m×3m，选用第二种结构形式的质心调节组件。

首先按照塔底尺寸6m×6m从地面往下挖深坑，基坑的深度为3m；根据塔身1的塔高8m，塔底尺寸6m×6m，塔顶尺寸3m×3m，搭建塔身1；测量塔身1的质量为12.83t，测量塔底被测件及工装的质量为15t，测量塔顶检测设备及工装的质量为2.5t；计算作为支撑用的气浮平台2的质量和作为调节检测塔质心用的质心调节组件的质量；加工质心调节块，测得质量为63.18t；在质心调节块的上表面浇筑混有钢纤维5的混凝土6，构成双向T字形气浮平台2；气浮平台2和质心调节块4组成T形基座，测量T形基座的质量为159.93t；根据塔身1、塔底被测件及工装、塔顶检测设备及工装、气浮平台2、质心调节组件的质量之和为190.26t，选用低频隔振装置空气弹簧3的型号为HX780II，数量为12台，其单台额定承载为20t，总承载为240t，大于190.26t，满足承载要求；将质心调节块单元14按图8至图10所述依次吊入基坑并焊接成整体，然后在质量块上安装气浮平台2的模板及钢筋，往模板内浇筑混凝土一次整体成型，见图12，混凝土养护28天后安装12台型号为HX780II的空气弹簧，充气调试正常后将预制好的钢塔调至气浮平台2上端中间位置，并将塔的柱脚与气浮平台2的预埋钢板焊接牢固，完成该带有质心调节组件的气浮检测塔的安装；将检测设备及工装吊至塔顶，再将被测件及工装移入塔底，即可开始进行测量。

另外若是选用第一种结构形式的质心调节组件，具体施工方法与以上相类似，不同在于，先用混有钢纤维5的混凝土6浇筑气浮平台2，并在气浮平台2相应位置开设质心调节块连接口13，选取相应的质心调节块组通过固定销11钢性连接，形成一个整体。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带有质心调节组件的气浮检测塔，其特征在于：包括气浮平台(2)、塔身(1)、若干空气弹簧(3)和钢制的质心调节组件，所述的气浮平台(2)的横向剖面和纵向剖面均为T字形，所述的塔身(1)固定在气浮平台(2)的上表面，钢制的质心调节组件固定在气浮平台(2)的下表面，在气浮平台(2)的四周台肩处均匀布置若干空气弹簧(3)，所述气浮平台(2)由混凝土(6)浇筑而成，所述的塔身(1)由柱、横梁和斜杆构件组成。

2.根据权利要求1所述的一种带有质心调节组件的气浮检测塔，其特征在于：所述质心调节组件包括依次嵌套的质心调节块组一(7)、质心调节块组二(8)、质心调节块组三(9)和质心调节块组四(10)，所述质心调节块组一(7)设置在外侧，所述质心调节块组四(10)设置在内侧，所有质心调节块组均通过固定销(11)与气浮平台(2)连接，依次嵌套的四组质心调节块组组成实心结构覆盖气浮平台(2)的下表面。

3.根据权利要求2所述的一种带有质心调节组件的气浮检测塔，其特征在于：所述质心调节块组一(7)、质心调节块组二(8)、质心调节块组三(9)均为由四个质心调节块围成的框型结构，且质心调节块组一(7)的每个质心调节块和质心调节块组二(8)的每个质心调节块上均设有三个连接端(12)，质心调节块组三(9)的每个质心调节块上均设有两个连接端(12)，质心调节块组四(10)为矩形钢块，且在矩形钢块上设置四个连接端(12)，所有的连接端上均设有固定销穿过孔，对应的，在气浮平台(2)上设有若干质心调节块连接口(13)。

4.根据权利要求1所述的一种带有质心调节组件的气浮检测塔，其特征在于：所述质心调节组件包括若干质心调节块单元(14)，若干质心调节块单元(14)并排排布在气浮平台(2)的下表面，且每一质心调节块单元(14)均包括质心调节块和连接件，所述的连接件包括U型槽钢(15)和若干竖直槽钢(16)，U型槽钢(15)底部通过若干竖直槽钢(16)焊接固定在质心调节块上，若干竖直槽钢(16)沿U型槽钢(15)的长度方向均匀设置，所有质心调节块单元(14)的U型槽钢(15)及竖直槽钢(16)均浇筑在气浮平台(2)的底部，在质心调节组件的质心调节块的外围套设有由四个连接钢带(17)围成的连接框，在质心调节组件的质心调节块的底部均匀固设多个连接若干质心调节块的连接槽钢(18)。

5.根据权利要求3或4所述的一种带有质心调节组件的气浮检测塔，其特征在于：所有质心调节块的材质均为A3钢。

6.根据权利要求1所述的一种带有质心调节组件的气浮检测塔，其特征在于：在浇筑气浮平台(2)的混凝土(6)中掺杂钢纤维(5)。

7.根据权利要求6所述的一种带有质心调节组件的气浮检测塔，其特征在于：所述钢纤维(5)为波形钢纤维。

8.根据权利要求1所述的一种带有质心调节组件的气浮检测塔，其特征在于：所述空气弹簧(3)设置12个。

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