一种三维滚球隔震支座制造技术

本发明专利技术属于隔震技术领域，具体涉及一种三维滚球隔震支座，包括：上支座板、金属滚球、下支座板、水平向阻尼器、竖向隔震器、槽形支撑隔震物金属平板，上支座板、下支座板按上下相对设置，上支座板、下支座板的相对应面上分别设有变频凹曲面，其中：上支座板的底部开设三个上支座板变频凹曲面，下支座板的上部安装三个下支座板装配式变频凹曲面，上支座板变频凹曲面和下支座板装配式变频凹曲面沿上下方向两两相对应为一组，每组变频凹曲面之间设置金属滚球，下支座板的每个变频凹曲面下部对应安装竖向隔振器。本发明专利技术能够同时隔离水平和竖向地震力，也能够解决滚球隔震支座存在耗能能力不足、容易发生倾覆、成本高、耐久性差等问题。

A three-dimensional rolling ball isolation bearing

【技术实现步骤摘要】
一种三维滚球隔震支座
本专利技术属于隔震
，具体涉及一种三维滚球隔震支座。
技术介绍
滚球支座的隔震原理是利用凹曲面延长结构固有周期，大幅度减小地震作用而引起的动力放大效应，通过滚球与上下凹曲面在滚动过程中产生的摩擦力消耗地震能量。目前，国内外学者研发出多种滚球隔震支座，1870年，Touaillon专利技术一种滚球放置在上下带有球形凹面的支座板中；1995年，Kemeny等人专利技术一种Ball-In-Cone隔震支座；2010年，TsaiCS等人提出带阻尼材料的滚球隔震支座；2012年，隋英杰等人提出滚珠碟簧隔震装置；2014年，隋英杰等人提出黏弹阻尼滚球隔震支座；2016年，赵金平等人提出一种带制动弹簧的滚球隔震支座；2019年焦驰宇等人提出一种多滚球的隔震支座。但上述所研发的滚球隔震支座只考虑隔离水平地震力，无法隔离竖向地震力。实际震害表明，竖向地震的影响不容忽视。例如，北岭地震与阪神地震中都发现了竖向加速度峰值接近甚至超过水平加速度峰值的情况。因此，提出一种隔离三向地震力的滚球支座能够添补其空白。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三维滚球隔震支座，主要目的是能够同时隔离水平和竖向地震力，同时，也能够解决前人研究的滚球隔震支座存在耗能能力不足等问题(如：Touaillon)、或者容易发生倾覆等问题(如：TsaiCS)、或者成本高等问题(如：隋英杰2012年)、或者耐久性差等问题(如：隋英杰2014年)。本专利技术的技术方案是：一种三维滚球隔震支座，包括：上支座板、金属滚球、下支座板、水平向阻尼器、竖向隔震器、槽形支撑隔震物金属平板，具体结构如下：上支座板、下支座板按上下相对设置，上支座板、下支座板的相对应面上分别设有变频凹曲面，其中：上支座板的底部开设三个上支座板变频凹曲面，下支座板的上部安装三个下支座板装配式变频凹曲面，上支座板变频凹曲面和下支座板装配式变频凹曲面沿上下方向两两相对应为一组，每组变频凹曲面之间设置金属滚球；下支座板为圆柱形结构，下支座板的中部开设沿圆周方向均匀分布的三个下腔室，三个下腔室内分别通过竖向隔震器安装下支座板装配式变频凹曲面；上支座板的顶部罩扣槽形支撑隔震物金属平板，槽形支撑隔震物金属平板的槽形部分与上支座板之间形成上腔室；上支座板的顶部加装三个水平向阻尼器，三个水平向阻尼器沿圆周方向均匀排布，三个水平向阻尼器的中心轴线相交于圆周的圆心。所述的三维滚球隔震支座，每个装配式变频凹曲面的下面分别放置竖向隔震器，竖向隔震器由竖向隔震装置上连接板、竖向隔震装置下连接板以及二者之间连接的竖向隔震装置圆形立柱组成，竖向隔震装置下连接板通过配套的固定螺丝三、螺栓杆与下支座板连接。所述的三维滚球隔震支座，竖向隔震装置圆形立柱为四个均布，在每个竖向隔震装置圆形立柱上安装带滚珠轴承的永磁铁承载板和防碰撞弹簧，滚珠轴承安装于永磁铁承载板四角的通孔内，永磁铁承载板通过滚珠轴承与竖向隔震装置圆形立柱配合，防碰撞弹簧位于竖向隔震装置上连接板、永磁铁承载板之间。所述的三维滚球隔震支座，永磁铁二安装在永磁铁承载板的底部，永磁铁三安装在竖向隔震装置下连接板的顶部，永磁铁二与永磁铁三相对设置。所述的三维滚球隔震支座，水平向阻尼器包括阻尼器套筒、凹槽杆、永磁铁一和闭合导体，永磁铁一均匀布置在阻尼器套筒内侧壁，带闭合导体的凹槽杆与阻尼器套筒一端开孔处的滚珠配合，使凹槽杆在阻尼器套筒内进行滑动，阻尼器套筒的另一端内侧设置橡胶垫片。所述的三维滚球隔震支座，三个水平向阻尼器的一端伸至上腔室内，该端的凹槽杆通过配套的固定螺丝一、带垫片的螺栓杆与上支座板连接；三个水平向阻尼器的另一端伸至上腔室外侧，该端的万向铰通过配套的固定螺丝二、竖向的连接螺栓杆与下支座板的防脱挡板连接。所述的三维滚球隔震支座，环形防脱挡板设置于下支座板的顶部边缘，防脱挡板与下支座板为一体结构。本专利技术解决其技术问题所采用的工作原理如下：本专利技术安装在基础(或其他固定物)与隔震物之间，下支座板与基础(或其他固定物)固连，连接在上支座板的金属平板与隔震物固连。当地震来临时，隔震支座上支座板通过滚球在变频凹曲面进行运动延长结构固有周期来隔离水平地震力，同时将地震能量转化为势能和摩擦产生的热能消耗地震力。为弥补滚球隔震支座本身耗能能力不足的缺点，利用水平向阻尼器可加强该隔振支座消耗水平地震力的能力，原因是当上支座板发生水平运动时，阻尼器内的凹槽杆带动闭合导体切割永磁铁产生的磁感，两者之间产生电磁阻力来阻止相对运动线。竖向地震力则是通过下支座板内部的竖向隔震器进行隔离和消耗。当竖向地震力作用在支座上，竖向隔震器中的永磁铁承载板会在沿着竖直方向上下运行，由于承载板上的永磁铁与竖向隔震器底部的永磁铁磁极相同，当承载板向下运动时会产生阻力，进而消耗竖向地震力。当地震发生之后，由于导体切割磁感线产生的阻尼力与速度相关(F＝CVα)，当上支座板运动速度变小时，阻尼力随之变小，支座板之间的滚球更容易复位。本专利技术的三维滚球隔震支座，为了防止上支座板发生脱离，在下支座板外围设置防脱挡板。本专利技术的优点及有益效果是：1.本专利技术的滚球隔震支座不仅能够有效地隔离水平地震力，同时也能较好地隔震竖向地震力。2.本专利技术采用变频凹曲面，相对于传统的曲面形式具有更优的隔震效果3.本专利技术采用的水平向阻尼器能够有效地解决传统滚球摩擦摆支座由于自身滚动摩擦力小、耗能差的问题。同时，阻尼器为金属和磁铁材质，相对于同等功能的阻尼器，耐久性更好，阻尼力不受温度高低的影响。4.本专利技术采用的竖向隔震器，能够巧妙地隔离和消耗竖向地震力，同时，与水平阻尼器相互配合又不会互相干扰。5.本专利技术的水平向阻尼器产生的阻尼力与速度相关，使滚球支座具有更好的自复位功能，6.本专利技术作为一种隔震效果好、可移动性强、安装方便的隔震支座，可用于博物馆的珍贵文物、重要设备隔震保护中。附图说明图1是本专利技术实施例中三维滚球隔震支座的俯视示意图。图2是图1中的1-1剖面示意图。图3是本专利技术实施例中去掉槽形金属平板后的滚球隔震支座俯视示意图。图4是本专利技术实施例中上支座板正面示意图。图5(a)-(c)是本专利技术实施例中图4的2-2剖面示意图。其中，图5(a)为主视图，图5(b)为俯视图，图5(c)为侧视图。图6是本专利技术实施例中图2的3-3剖面示意图。图7是本专利技术实施例中图6的4-4剖面示意图。图8是本专利技术实施例中图6的5-5剖面示意图。图9是本专利技术实施例中图2的6-6剖面示意图。图10是本专利技术实施例中带滚珠轴承的永磁铁承载板示意图。图中：1上支座板，2下支座板，3上支座板变频凹曲面，4下支座板装配式变频凹曲面，5金属滚球，6水平向阻尼器，7阻尼器套筒，8凹槽杆，9永磁铁一，10闭合导体，11滚珠，12橡胶垫片，13带垫片的螺栓杆，14竖向的连接螺栓杆，15固定螺丝一，16万向铰，17固定螺丝二，18竖向隔震器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维滚球隔震支座，其特征在于，包括：上支座板、金属滚球、下支座板、水平向阻尼器、竖向隔震器、槽形支撑隔震物金属平板，具体结构如下：/n上支座板、下支座板按上下相对设置，上支座板、下支座板的相对应面上分别设有变频凹曲面，其中：上支座板的底部开设三个上支座板变频凹曲面，下支座板的上部安装三个下支座板装配式变频凹曲面，上支座板变频凹曲面和下支座板装配式变频凹曲面沿上下方向两两相对应为一组，每组变频凹曲面之间设置金属滚球；/n下支座板为圆柱形结构，下支座板的中部开设沿圆周方向均匀分布的三个下腔室，三个下腔室内分别通过竖向隔震器安装下支座板装配式变频凹曲面；/n上支座板的顶部罩扣槽形支撑隔震物金属平板，槽形支撑隔震物金属平板的槽形部分与上支座板之间形成上腔室；上支座板的顶部加装三个水平向阻尼器，三个水平向阻尼器沿圆周方向均匀排布，三个水平向阻尼器的中心轴线相交于圆周的圆心。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维滚球隔震支座，其特征在于，包括：上支座板、金属滚球、下支座板、水平向阻尼器、竖向隔震器、槽形支撑隔震物金属平板，具体结构如下：
上支座板、下支座板按上下相对设置，上支座板、下支座板的相对应面上分别设有变频凹曲面，其中：上支座板的底部开设三个上支座板变频凹曲面，下支座板的上部安装三个下支座板装配式变频凹曲面，上支座板变频凹曲面和下支座板装配式变频凹曲面沿上下方向两两相对应为一组，每组变频凹曲面之间设置金属滚球；
下支座板为圆柱形结构，下支座板的中部开设沿圆周方向均匀分布的三个下腔室，三个下腔室内分别通过竖向隔震器安装下支座板装配式变频凹曲面；
上支座板的顶部罩扣槽形支撑隔震物金属平板，槽形支撑隔震物金属平板的槽形部分与上支座板之间形成上腔室；上支座板的顶部加装三个水平向阻尼器，三个水平向阻尼器沿圆周方向均匀排布，三个水平向阻尼器的中心轴线相交于圆周的圆心。


2.按照权利要求1所述的三维滚球隔震支座，其特征在于，每个装配式变频凹曲面的下面分别放置竖向隔震器，竖向隔震器由竖向隔震装置上连接板、竖向隔震装置下连接板以及二者之间连接的竖向隔震装置圆形立柱组成，竖向隔震装置下连接板通过配套的固定螺丝三、螺栓杆与下支座板连接。


3.按照权利要求2所述的三维滚球隔震支座，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许德峰，曹晓洁，陈丽梅，王鸿斌，朱凤武，王景立，吴阳，赵悦呈，周雷进雨，何顺，田国兴，宁崴，吕俊超，
申请(专利权)人：吉林农业大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22