一种双向滚轮式隔震装置的设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种双向滚轮式隔震装置的设计方法，其中所述双向滚轮式隔震装置，由下至上依次包括底板、轨道支架组、曲率轨道组、滚轮组和顶板，所述曲率轨道组包括固定曲率轨道和漂浮曲率轨道，所述固定曲率轨道和漂浮曲率轨道沿着底板四边、依次交替围合成矩形结构；所述滚轮组包括固定轨道滚轮和漂浮轨道滚轮。本发明专利技术隔震装置构造简单，通过滚轮在曲率轨道上的滚动实现隔震目的，通过调整轨道曲率半径实现不同的隔震效果，且轨道设在同层内从而降低了隔震装置高度，减少了改装置占用的空间。

Bidirectional roller type isolation device and design method

The invention provides a bidirectional roller isolation device and method, wherein the bidirectional roller type isolation device, followed by the bottom plate, including rail bracket group, the curvature of track group, roller group and roof, the curvature of track group including fixed and floating track curvature curvature orbit, the orbit and fixed curvature floating along the bottom edges and track curvature alternately enclosed rectangular structure; the roller group comprises a fixed track roller and floating track roller. The invention of isolation device has the advantages of simple structure, by rolling on the track to achieve isolation in curvature to achieve different isolation effect by adjusting the orbital radius of curvature, and the rail is provided in the same layer so as to reduce the isolation device height, reducing the space occupied by the device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及减隔震
，特别是一种用于文物防震保护
中的双向滚轮式隔震装置及设计方法。
技术介绍
博物馆是让文物在保护和利用中活起来的载体，将可移动文物大量流向博物馆集中保存，也加大了地震等突发灾害下大量损毁的可能性。我国60%以上博物馆处在强震多发地震带上，2008年5.12汶川地震，造成不少于2766件馆藏文物损毁。博物馆文物的防震措施可分为抗震和隔震两类方法，就我国馆藏浮放文物的现状而言，传统的支、粘、卡、绑等方法是主要防震技术手段，它们虽然在一定程度上可提高文物的抗震性能，但也存在破坏文物、加固效果差、影响外观等问题；隔震就是以“隔”的方法，借助于某种装置或材料，把展柜或文物与建筑隔开，以减轻其在地震时的振动效应，达到免遭破坏的目的。从水平文物隔震角度讲，滚轮、滚珠、滚轴式文物隔震支座主要利用装置在曲面轨道内运动来隔震，文物则在地震作用下始终保持水平状态。这些装置的恢复力由装置及其上文物的重力提供，阻尼力小，一般不需要设置恢复力弹簧；并且隔震周期与文物质量无关，可满足质量很小文物的隔震需求。但是，这些装置构造复杂，需设置上下正交双层轨道，占用空间大。
技术实现思路
本专利技术涉及一种双向滚轮式隔震装置及设计方法，要解决传统的滚轮隔震装置构造复杂、需上下正交双层轨道且占用空间大的技术问题。为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案。一种双向滚轮式隔震装置，由下至上依次包括底板、轨道支架组、曲率轨道组、滚轮组和顶板，所述曲率轨道组包括固定曲率轨道和漂浮曲率轨道，所述固定曲率轨道和漂浮曲率轨道沿着底板四边、依次交替围合成矩形结构。所述固定曲率轨道上表面、沿其长轴方向设有两段光滑弧面；所述漂浮曲率轨道上表面、沿其长轴方向设有两段光滑弧面。所述滚轮组包括固定轨道滚轮和漂浮轨道滚轮。所述固定轨道滚轮与固定曲率轨道上的光滑弧面对应、有两对，且滑动连接在固定曲率轨道上；所述漂浮轨道滚轮与漂浮曲率轨道上的光滑弧面对应、有两对，且滑动连接在漂浮曲率轨道上。优选的，每对固定轨道滚轮之间连接有一根通长的固定轨道轮轴；每对漂浮轨道滚轮之间连接有一根通长的漂浮轨道轮轴。所述固定轨道轮轴和漂浮轨道轮轴位于同一水平面内、十字交叉布置。漂浮轨道轮轴上分布有穿过固定轨道轮轴的折槽。优选的，每个固定轨道滚轮的轴向上连接有一根固定轨道轮轴；每个漂浮轨道滚轮的轴向上连接有一根漂浮轨道轮轴；各个固定轨道轮轴和漂浮轨道轮轴之间均无接触。优选的，所述轨道支架组包括连接在底板和固定曲率轨道之间的下连接垫块以及设置在底板和漂浮曲率轨道之间的漂浮轨道支架；所述漂浮曲率轨道与漂浮轨道支架之间为固定连接，漂浮轨道支架与底板之间能相对滑动。优选的，所述漂浮轨道支架是由横杆和纵杆相互连接而成的矩形网格不变形的钢架结构，所述漂浮轨道支架与固定轨道轮轴之间设置有中间垫块，所述固定轨道轮轴通过中间垫块固定在漂浮轨道支架上。优选的，所述漂浮轨道轮轴与顶板之间设置有上连接垫块，所述顶板通过上连接垫块固定在漂浮轨道轮轴上。优选的，所述的漂浮轨道滚轮与漂浮轨道轮轴同心，并且漂浮轨道滚轮沿漂浮轨道轮轴轴心线无摩擦或低摩擦转动；所述的固定轨道滚轮与固定轨道轮轴同心，且固定轨道滚轮沿固定轨道轮轴轴心线无摩擦或低摩擦转动。优选的，所述漂浮轨道滚轮上设有漂浮轨道轮缘，所述漂浮轨道轮缘卡在漂浮曲率轨道上，并带动漂浮曲率轨道沿漂浮轨道轮轴轴向移动；所述的固定轨道滚轮上设有固定轨道轮缘，所述固定轨道轮缘卡在固定曲率轨道上，使固定轨道滚轮沿固定曲率轨道上无间隙移动；所述漂浮轨道滚轮与漂浮曲率轨道之间、固定轨道滚轮与固定曲率轨道之间设置阻尼层；所述阻尼层由粗糙面或者高阻尼材料构成。一种双向滚轮式隔震装置设计方法，包括有依据工程应用需求设置隔震装置的平面尺寸、形状以及对个承载部件在设计荷载下的承载力设计；还包括有对固定曲率轨道的曲率半径和接触面的设计以及对漂浮曲率轨道的曲率半径和接触面的设计。其中对固定曲率轨道的曲率半径和接触面的设计，包括步骤如下：步骤一，确定隔震装置的设计周期T1；取T1大于隔震装置安放处场地或建筑楼层水平卓越周期T0的1.5倍。步骤二，初步确定固定曲率轨道上表面光滑圆弧面的曲率半径R；按照单摆公式，L=( T1/2π)2g，其中g为重力加速度，单位为m/s2；T1单位为s；L为摆长，单位为m；固定曲率轨道上表面凹形光滑圆弧面的曲率半径R≥L；固定曲率轨道上表面凹形光滑圆弧面的曲率半径R以固定曲率轨道上表面长轴线的曲率半径表达。步骤三，初步设计固定轨道滚轮与固定曲率轨道的接触面；通过计算仿真分析初算，得到设防地震作用下装置顶板相对底板的最大位移S1，比较S1与固定曲率轨道长度S0的大小，通过比较的结果，对接触面采取初步调整。步骤四，通过地震模拟振动台试验，测定防震装置的试验设计周期T2和试验行程S2。步骤五，对曲率半径R进行调整，并最终确定曲率半径R；比较步骤四中的试验设计周期T2与步骤一中的设计周期T1的大小，根据比较的结果，对曲率半径作相应调整，直到T2- T0≥1.5×T0时，取此时的R为设计值。步骤六，对设计接触面进行调整，并最终确定；比较步骤四中的试验行程S2与S0的大小，根据比较的结果，对接触面进行相应调整，直到S2≤0.9×S0时，取此时的接触面为设计接触面。所述漂浮曲率轨道的曲率半径和接触面的设计步骤与所述固定曲率轨道的曲率半径和接触面的设计步骤相同。优选的，步骤三中，如果S1大于 S0，则增加固定轨道滚轮与固定曲率轨道之间的摩擦系数；当摩擦系数达到0.4时S1仍大于 S0，则在固定轨道滚轮与固定曲率轨道之间增加高阻尼材料阻尼层。步骤四中，试验设计周期T2和试验行程S2测定的具体步骤为：步骤a：在顶板上放置与设计载荷相同的物体，并与顶板固定。步骤b：采用位移传感器测量并记录顶板的振动响应，对多条激励测量的结果取平均得到试验振动响应时程；其中，地震台的激励应包括防震装置安放处场地地震波和建筑楼层的楼板波。步骤c：对试验振动响应时程进行频谱变换得到卓越周期作为试验设计周期T2，取试验振动响应时程的包络最大位移作为试验行程S2。步骤五中，对曲率半径R进行调整，并最终确定的具体步骤为：当试验设计周期T2小于设计周期T1时，按照步骤二中计算的结果，增大曲率半径R重新设计，直至T2- T0≥1.5×T0时，取此时的R为设计值。步骤六中，对设计接触面进行调整，并最终确定的具体步骤为：当试验行程S2大于S0时，按照步骤三中的方法对接触面进行重新设计，直到S2≤0.9×S0时，此时的到的接触面即为设计接触面。与现有技术相比本专利技术具有以下特点和有益效果。1、传统的滚轮隔震装置，需上下两层轨道，占用空间大，而本专利技术的构造做法，只需单层轨道，降低总高度，且能实现双向隔震。2、本专利技术隔震装置构造简单，通过固定轨道滚轮和漂浮轨道滚轮在固定曲率轨道和漂浮曲率轨道上的滚动实现隔震目的。3、本专利技术的设计方法通过调整固定曲率轨道和漂浮曲率轨道的曲率半径能够实现不同的隔震效果。4、本专利技术隔震装置的固定曲率轨道和漂浮曲率轨道设在同层内从而降低了隔震装置高度，减少了改装置占用的空间，从而使该隔震装置便于在工程中应用并取得较大的经济效益和明显的社会效益。附图说明图1为实施例一的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向滚轮式隔震装置，由下至上依次包括底板（2）、轨道支架组、曲率轨道组、滚轮组和顶板（1），其特征在于：所述曲率轨道组包括固定曲率轨道（5）和漂浮曲率轨道（6），所述固定曲率轨道（5）和漂浮曲率轨道（6）沿着底板（2）四边、依次交替围合成矩形结构；所述固定曲率轨道（5）上表面、沿其长轴方向设有两段光滑弧面；所述漂浮曲率轨道（6）上表面、沿其长轴方向设有两段光滑弧面；所述滚轮组包括固定轨道滚轮（8）和漂浮轨道滚轮（9）；所述固定轨道滚轮（8）与固定曲率轨道（5）上的光滑弧面对应、有两对，且滑动连接在固定曲率轨道（5）上；所述漂浮轨道滚轮（9）与漂浮曲率轨道（6）上的光滑弧面对应、有两对，且滑动连接在漂浮曲率轨道（6）上。

【技术特征摘要】
1.一种双向滚轮式隔震装置，由下至上依次包括底板（2）、轨道支架组、曲率轨道组、滚轮组和顶板（1），其特征在于：所述曲率轨道组包括固定曲率轨道（5）和漂浮曲率轨道（6），所述固定曲率轨道（5）和漂浮曲率轨道（6）沿着底板（2）四边、依次交替围合成矩形结构；所述固定曲率轨道（5）上表面、沿其长轴方向设有两段光滑弧面；所述漂浮曲率轨道（6）上表面、沿其长轴方向设有两段光滑弧面；所述滚轮组包括固定轨道滚轮（8）和漂浮轨道滚轮（9）；所述固定轨道滚轮（8）与固定曲率轨道（5）上的光滑弧面对应、有两对，且滑动连接在固定曲率轨道（5）上；所述漂浮轨道滚轮（9）与漂浮曲率轨道（6）上的光滑弧面对应、有两对，且滑动连接在漂浮曲率轨道（6）上。2.根据权利要求1所述一种双向滚轮式隔震装置，其特征在于：每对固定轨道滚轮（8）之间连接有一根通长的固定轨道轮轴（3）；每对漂浮轨道滚轮（9）之间连接有一根通长的漂浮轨道轮轴（4）；所述固定轨道轮轴（3）和漂浮轨道轮轴（4）位于同一水平面内、十字交叉布置；漂浮轨道轮轴（4）上分布有穿过固定轨道轮轴（3）的折槽。3.根据权利要求1所述一种双向滚轮式隔震装置，其特征在于：每个固定轨道滚轮（8）的轴向上连接有一根固定轨道轮轴（3）；每个漂浮轨道滚轮（9）的轴向上连接有一根漂浮轨道轮轴（4）；各个固定轨道轮轴（3）和漂浮轨道轮轴（4）之间均无接触。4.根据权利要求2或3所述一种双向滚轮式隔震装置，其特征在于：所述轨道支架组包括连接在底板（2）和固定曲率轨道（5）之间的下连接垫块（11）以及设置在底板（2）和漂浮曲率轨道（6）之间的漂浮轨道支架（7）；所述漂浮轨道支架（7）与底板（2）之间留有间距，漂浮轨道支架（7）与底板（2）之间能相对滑动；所述漂浮曲率轨道（6）固定连接在漂浮轨道支架（7）上。5.根据权利要求4所述一种双向滚轮式隔震装置，其特征在于：所述漂浮轨道支架（7）是由横杆和纵杆相互连接而成的矩形网格不变形的钢架结构，所述漂浮轨道支架（7）与固定轨道轮轴（3）之间设置有中间垫块（14），所述固定轨道轮轴（3）通过中间垫块（14）固定在漂浮轨道支架（7）上。6.根据权利要求5所述一种双向滚轮式隔震装置，其特征在于：所述漂浮轨道轮轴（4）与顶板（1）之间设置有上连接垫块（10），所述顶板（1）通过上连接垫块（10）固定在漂浮轨道轮轴（4）上。7.根据权利要求2或3所述一种双向滚轮式隔震装置，其特征在于：所述的漂浮轨道滚轮（9）与漂浮轨道轮轴（4）同心，并且漂浮轨道滚轮（9）沿漂浮轨道轮轴（4）轴心线无摩擦或低摩擦转动；所述的固定轨道滚轮（8）与固定轨道轮轴（3）同心，且固定轨道滚轮（8）沿固定轨道轮轴（3）轴心线无摩擦或低摩擦转动。8.根据权利要求2或3所述一种双向滚轮式隔震装置，其特征在于：所述漂浮轨道滚轮（9）上设有漂浮轨道轮缘（13），所述漂浮轨道轮缘（13）卡在漂浮曲率轨道（6）上，并带动漂浮曲率轨道（6）沿漂浮轨道轮轴（4）轴向移动；所述的固定轨道滚轮（8）上设有固定轨道轮缘（12），所述固定轨道轮缘（12）卡在固定曲率轨道（5）上，使固定轨道滚轮（8）沿固定曲率轨道（5）上无间隙移动；所述漂浮轨道滚轮（9）与漂浮曲率轨道（6）...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛家琪，管志忠，马伯涛，张曼生，宋毛毛，黄季阳，张玲，张国军，刘鑫刚，
申请(专利权)人：中国航空规划设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11