CN219261098U - 一种基于超材料的设备基础基座 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于超材料的设备基础基座。本实用新型基于超材料的设备基础基座，包括地面槽、底座、挡土墙、砼垫层、素土层、基础座、超材料体；该基础基座能够很好的吸收从设备所在基础面下方向上传递的冲击能量的影响，大大减轻振动对数控设备的加工精度损失。

Description

一种基于超材料的设备基础基座

技术领域

本实用新型涉及设备减震技术领域，具体说是一种基于超材料的设备基础基座及其施工方法。

背景技术

数控机床是高精密加工机床，对设备基础的要求甚高，加工过程中如附近有震动源，震动会传递过来，会影响到数控机床的加工精度。因此传统的数控机床基础，其周围都会有一层防震带，能够隔离横向传播过来的震动。但对于比设备所在基础面还低的震动源，比如数控设备附近，例如十几米范围内的冲压设备在冲压工作时，其震动会从设备底部向上传递上来，影响机床的加工精度。经测量，会影响到加工精度0.01-0.03mm。

传统的数控机床设备基础，其底部是在素土夯实的基础上，先铺一层100-300mm厚的中砂或者碎石进行夯实，形成设备基础垫层，然后再在上面作100mm厚的C15的混凝土，之后才在上面制作设备基础。这种基础底座，无法减轻或避免从底部向上传来的震动，会影响到数控机床的加工精度。

超材料(Metamaterials)是一种人工设计的材料/结构。人工设计的超材料不仅可用于结构承载，且具备功能材料的特殊性能，通过超材料/结构一体化优化设计可实现负刚度、负折射率、负泊松比、负热膨胀等，尤其是负泊松比超材料具有良好的抗震性能、能够吸收机械冲击能量。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于超材料的设备基础基座。该超材料设备基础基座通过采用具备抗震、吸收机械冲击性能的超材料配合砂子及钢筋混凝土构造，形成了一种能够很好的吸收从设备所在基础面下方向上传递的冲击能量的影响，大大减轻振动对数控设备的加工精度损失。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种基于超材料的设备基础基座，其特征在于，包括围合成矩形的底座1和垂直设置在底座上的挡土墙2，底座1及其上方的挡土墙2围合成的底座槽内依次填充有素土层5、方形体3、砼垫层4，砼垫层4上方设有基础座6，基础座6四周与挡土墙2的内侧面之间留有间距，形成抗震沟17。

在上述方案的基础上，方形体3由超材料体堆积而成；

所述超材料体包括底板7、顶板8和四块垂直侧板9，底板7的顶面中心和顶板8的底面中心分别设有同一轴向的垂直连杆Ⅰ10和竖直连杆Ⅱ11；每块垂直侧板9的内侧面中心均设有水平连杆12，相对的竖直侧板9上的水平连杆12轴向相同；

垂直连杆Ⅰ10的顶端设有四条斜连杆Ⅰ13，各条斜连杆Ⅰ13向外倾斜向下设置；竖直连杆Ⅱ11的底端设有四条斜连杆Ⅱ14，各条斜连杆Ⅱ14向外倾斜向上设置；

各水平连杆12的末端分别设有斜连杆Ⅲ15、斜连杆Ⅳ16；斜连杆Ⅲ15向外倾斜向下设置，斜连杆Ⅲ15的末端与对应的斜连杆Ⅰ13的末端连接；斜连杆Ⅳ16向外倾斜向上设置，斜连杆Ⅳ16的末端与对应的斜连杆Ⅱ14的末端连接。

在上述方案的基础上，

每条斜连杆Ⅰ13与竖直连杆Ⅰ10的夹角为60°；每条斜连杆Ⅱ14与竖直连杆Ⅱ11的夹角为60°；水平连杆12和与它连接的斜连杆Ⅲ15的夹角为60°；水平连杆12和与它连接的斜连杆Ⅳ16的夹角为60°；斜连杆Ⅲ15和与它连接的斜连杆Ⅰ13的夹角为30°；斜连杆Ⅳ16和与它连接的斜连杆Ⅱ14的夹角为30°；

依次连接的每组竖直连杆Ⅰ10、斜连杆Ⅰ13、斜连杆Ⅲ15、水平连杆12、斜连杆Ⅳ16、斜连杆Ⅱ14、竖直连杆Ⅱ11的轴线位于同一竖直面内。

在上述方案的基础上，竖直连杆I10、竖直连杆II11、水平连杆12的直径为12-20mm，斜连杆I13、斜连杆II14、斜连杆III15、斜连杆IV16的直径为8-12mm。

在上述方案的基础上，所述的超材料体堆积成方形体3的具体结构为：位于上方的超材料体的底板7置于下方的超材料体的顶板8上，并与其对齐；位于左侧的超材料体的右竖直侧板9与右侧的超材料体的左竖直侧板9对齐并相互接触；位于前侧的超材料体的后竖直侧板9与后侧的超材料体的前竖直侧板9对齐并相互接触。

在上述方案的基础上，所述的砼垫层4的厚度为80-130mm。

在上述方案的基础上，基于超材料的设备基础基座安装在地面槽100中。

本实用新型所述的一种基于超材料的设备基础基座，其有益效果为：

(1)利用硅橡胶超材料体的优异抗震和吸能性能，配合砂子、混凝土构件，形成了一种能够很好的吸收地底向上传递的振动的基础基座，该基础基座上放置数控设备，能够有效降低振动对数控设备的加工精度的影响，能够使得震动对加工精度降低90％以上。

(2)上述设备基础基座充分考虑了施工时生产车间实际条件，可以使施工操作科学合理，便于执行，并且施工周期较短。

附图说明

本实用新型有如下附图：

图1为本实用新型提供的超材料设备基础基座的结构示意图；

图2为本实用新型提供的超材料体的结构示意图；

图3为本实用新型提供的超材料体去掉前侧的竖直侧板的结构示意图；

图4为本实用新型提供的超材料体堆积形成的方形体的结构示意图。

图中：100、地面槽；1、底座；2、挡土墙；3、方形体，4、砼垫层，5、素土层，6、基础座，7、底板，8、顶板，9、竖直侧板，10、竖直连杆I，11、竖直连杆II，12、水平连杆，13、斜连杆I，14、斜连杆II，15、斜连杆III，16、斜连杆IV，17、抗震沟。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图2、3所示，本实用新型所述的超材料体包括底板7、顶板8、竖直侧板9、竖直连杆I10、竖直连杆II11、水平连杆12、斜连杆I13、斜连杆II14、斜连杆III15、斜连杆IV16；竖直侧板9设有四组，底板7、顶板8、竖直侧板9均为大小相同的正方形板体；四组竖直侧板9分别与底板7、顶板8的四个侧面平行；底板7顶面中心和顶板8的底面中心分别设有同一轴向的竖直连杆I10和竖直连杆II11；竖直连杆I10的顶端设有四组斜连杆I13，斜连杆I13向外倾斜向下设置；竖直连杆II11的下端设有四组斜连杆II14，斜连杆II14向外倾斜向上设置；竖直侧板9的内侧面中心分别设有一组水平连杆12，相对的竖直侧板9上的水平连杆12轴向相同；各组水平连杆12的末端分别设有斜连杆III15、斜连杆IV16；斜连杆III15向外倾斜向下设置，其末端与斜连杆I13的末端连接；斜连杆IV16向外倾斜向上设置，其末端与斜连杆II14的末端连接；

竖直连杆I10、竖直连杆II11、水平连杆12的直径为12-20mm，斜连杆I13、斜连杆II14、斜连杆III15、斜连杆IV16的直径为8-12mm。

每组水平连杆12及其对应的斜连杆I13、斜连杆II14、斜连杆III15、斜连杆IV16组成的结构中：水平连杆12与斜连杆III15的夹角、水平连杆12与斜连杆IV16的夹角均为60°；斜连杆III15与斜连杆I13的夹角、斜连杆IV16和斜连杆II14的夹角均为30°；斜连杆I13与竖直连杆I10的夹角、斜连杆II14与竖直连杆II11的夹角均为60°；并且，这些连杆的轴线位于同一竖直面内。

上述超材料体的制备方法包括以下步骤：

制作树脂模具，然后将SYLGARD-184聚二甲硅氧烷和SYLGARD-184有机硅弹性体固化剂按照7二1的比例混合，并在室温下静置12小时，待混合液体中的气泡完全排出之后，再将其倒入事先准备好的树脂模具中并进行烘烤，然后室温冷却静置，待其完全固化后冷却，将树脂模具去除，即得。

如图1、4所示，超材料设备基础基座的施工方法，包括以下步骤：

A、在地面上挖出方形的地面槽，挖出的素土备用；在地面槽100底部四周上预制底座1和挡土墙2的钢筋，之后用水泥浇灌成型制成混凝土组合件，挡土墙2顶面与地面齐平，挡土墙2外侧和地面槽内壁之间用素土填充并夯实；底座1和挡土墙2围成的底座槽区域内填充素土并夯实，制成素土层5，素土层5与底座1顶面齐平；

B、将超材料体整齐堆积成方形体3，置于素土层5顶面上，方形体3的四个侧壁分别与挡土墙2内侧壁接触；方形体3内的空隙上填充砂子，砂子覆盖方形体3的整个顶面并夯实；

超材料体堆积成方形体3的具体结构为：位于上方的超材料体的底板7置于下方的超材料体的顶板8上，并与其对齐；位于左侧的超材料体的右竖直侧板9与右侧的超材料体的左竖直侧板9对齐并相互接触；位于前侧的超材料体的后竖直侧板9与后侧的超材料体的前竖直侧板9对齐并相互接触。暨超材料体层层堆积成方形体3，各超材料体的各个侧板9相互接触对齐；另外，除了最顶层的和最底层的超材料体之外，各超材料体的顶板8与其上方的超材料体的底板7接触并对齐，各超材料体的底板7与其下方的超材料体的顶板8接触并对齐。

C、方形体3顶面的砂子顶上浇筑C15混凝土，制成覆盖整个砂子顶面的砼垫层4；

D、砼垫层4上预制钢筋，之后用水泥浇灌成型，制成基础座6，基础座6顶面与地面齐平，基础座6四个面与其对应挡土墙2的内侧面之间留有200mm间距，形成抗震沟17；基础座6顶面上放置设备。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种基于超材料的设备基础基座，其特征在于，包括围合成矩形的底座(1)和垂直设置在底座上的挡土墙(2)，底座(1)及其上方的挡土墙(2)围合成的底座槽内依次填充有素土层(5)、方形体(3)、砼垫层(4)，砼垫层(4)上方设有基础座(6)，基础座(6)四周与挡土墙(2)的内侧面之间留有间距，形成抗震沟(17)。

2.如权利要求1所述的一种基于超材料的设备基础基座，其特征在于：方形体(3)由超材料体堆积而成；

所述超材料体包括底板(7)、顶板(8)和四块竖直侧板(9)，底板(7)的顶面中心和顶板(8)的底面中心分别设有同一轴向的竖直连杆Ⅰ(10)和竖直连杆Ⅱ(11)；每块竖直侧板(9)的内侧面中心均设有水平连杆(12)，相对的竖直侧板(9)上的水平连杆(12)轴向相同；

竖直连杆Ⅰ(10)的顶端设有四条斜连杆Ⅰ(13)，各条斜连杆Ⅰ(13)向外倾斜向下设置；竖直连杆Ⅱ(11)的底端设有四条斜连杆Ⅱ(14)，各条斜连杆Ⅱ(14)向外倾斜向上设置；

各水平连杆(12)的末端分别设有斜连杆Ⅲ(15)、斜连杆Ⅳ(16)；斜连杆Ⅲ(15)向外倾斜向下设置，斜连杆Ⅲ(15)的末端与对应的斜连杆Ⅰ(13)的末端连接；斜连杆Ⅳ(16)向外倾斜向上设置，斜连杆Ⅳ(16)的末端与对应的斜连杆Ⅱ(14)的末端连接。

3.如权利要求2所述的一种基于超材料的设备基础基座，其特征在于：

每条斜连杆Ⅰ(13)与竖直连杆Ⅰ(10)的夹角为60°；每条斜连杆Ⅱ(14)与竖直连杆Ⅱ(11)的夹角为60°；水平连杆(12)和与它连接的斜连杆Ⅲ(15)的夹角为60°；水平连杆(12)和与它连接的斜连杆Ⅳ(16)的夹角为60°；斜连杆Ⅲ(15)和与它连接的斜连杆Ⅰ(13)的夹角为30°；斜连杆Ⅳ(16)和与它连接的斜连杆Ⅱ(14)的夹角为30°；

依次连接的每组竖直连杆Ⅰ(10)、斜连杆Ⅰ(13)、斜连杆Ⅲ(15)、水平连杆(12)、斜连杆Ⅳ(16)、斜连杆Ⅱ(14)、竖直连杆Ⅱ(11)的轴线位于同一竖直面内。

4.如权利要求2所述的一种基于超材料的设备基础基座，其特征在于：

竖直连杆Ⅰ(10)、竖直连杆Ⅱ(11)、水平连杆(12)的直径为12-20mm，斜连杆Ⅰ(13)、斜连杆Ⅱ(14)、斜连杆Ⅲ(15)、斜连杆Ⅳ(16)的直径为8-12mm。

5.如权利要求2所述的一种基于超材料的设备基础基座，其特征在于：

所述的超材料体堆积成方形体(3)的具体结构为：位于上方的超材料体的底板(7)置于下方的超材料体的顶板(8)上，并与其对齐；位于左侧的超材料体的右竖直侧板(9)与右侧的超材料体的左竖直侧板(9)对齐并相互接触；位于前侧的超材料体的后竖直侧板(9)与后侧的超材料体的前竖直侧板(9)对齐并相互接触。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种基于超材料的设备基础基座，其特征在于：所述的砼垫层(4)的厚度为80-130mm。

7.如权利要求1所述的一种基于超材料的设备基础基座，其特征在于：基于超材料的设备基础基座安装在地面槽(100)中。

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