一种三维滚球隔震支座制造技术

本实用新型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。由上支座板、滚球、下支座板、底座、永磁铁一、永磁铁二、闭合导体、永磁铁三组成电涡流水平向隔震器，由上连接板、碟形弹簧、下连接板、钢弹簧组成竖向隔震器；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上支座板变频凹曲面，下支座板的顶部开设下支座板变频凹曲面，上支座板变频凹曲面和下支座板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滚球。本实用新型专利技术能够同时隔离水平向和竖直向地震力，同时具有耗能能力强、自复位能力好、抗倾覆性好、构造简单等优点。构造简单等优点。构造简单等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种三维滚球隔震支座


[0001]本技术属于隔震
，具体涉及一种三维滚球隔震支座。

技术介绍

[0002]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
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Cone隔震支座；2010年，Tsai CS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；2019年，许德峰等人提出一种带粘滞型阻尼器变频曲面滚球隔震支座。但上述所研发的滚球隔震支座或者存在耗能能力弱、自复位能力差、不考虑抗倾覆性等缺点，同时上述滚球隔震支座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，亟需提出一种能够同时隔离水平向和竖直向的三维滚球隔震支座来解决上述问题。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种三维滚球隔震支座，主要目的能够同时隔离水平向和竖直向地震力，且具有耗能能力强、自复位能力好、抗倾覆性好、构造简单等优点。
[0004]本技术的技术方案是：
[0005]一种三维滚球隔震支座，包括：由上支座板、滚球、下支座板、底座、附在上支座板侧面的永磁铁一、附在底座上的永磁铁二及闭合导体、附在上支座板下面的永磁铁三组成的电涡流水平向隔震器，由上连接板、碟形弹簧、下连接板、钢弹簧串联组成的竖向隔震器，具体结构如下：
[0006]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上支座板变频凹曲面，下支座板的顶部开设下支座板变频凹曲面，上支座板变频凹曲面和下支座板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滚球；
[0007]上支座板的侧面四周安装永磁铁一，上支座板的底部上支座板变频凹曲面外侧四周安装永磁铁三，上支座板与永磁铁一之间、上支座板与永磁铁三之间均设置隔磁材料；底座为中部开设凹槽、顶部于所述凹槽外侧四周开设环形槽的槽型结构，底座的中部凹槽内安装竖向隔震器和下支座板，底座的顶部环形槽内安装闭合导体；底座的顶部边缘四周设置环形防脱挡板，防脱挡板的内侧面四周安装永与永磁铁一相对应的磁铁二，防脱挡板与永磁铁二之间设置隔磁材料；竖向隔震器包括自上而下依次设置于所述凹槽内的上连接板、碟形弹簧、下连接板、钢弹簧。
[0008]所述的三维滚球隔震支座，钢弹簧固定在底座的凹槽内底部，下连接板设置在钢弹簧上，两个相同的碟形弹簧上下凹面相对扣合，下部碟形弹簧通过固定螺栓三与下连接板连接，上部碟形弹簧通过固定螺栓二与上连接板连接；下支座板设置在上连接板上，上连接板通过固定螺栓一与下支座板变频凹曲面连接。
[0009]所述的三维滚球隔震支座，永磁铁一、永磁铁二和永磁铁三闭合布置，永磁铁一、永磁铁三分别与永磁铁二形成磁场，闭合导体在磁场内。
[0010]所述的三维滚球隔震支座，防脱挡板与底座为一体结构。
[0011]所述的三维滚球隔震支座，下支座板变频凹曲面的顶部边缘处，通过可调节卡扣将下支座板变频凹曲面与底座连接固定。
[0012]所述的三维滚球隔震支座，上支座板变频凹曲面为四个均匀排布，下支座板变频凹曲面为四个均匀排布。
[0013]所述的三维滚球隔震支座，钢弹簧为四个均匀排布。
[0014]所述的三维滚球隔震支座，碟形弹簧为碗碟状普通碟形弹簧，钢弹簧为普通钢弹簧。
[0015]本技术解决其技术问题所采用的工作原理如下：
[0016]本技术安装在基础(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，三维滚球隔震支座的上支座板通过滚球在变频凹曲面进行运动，通过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。但三维滚球隔震支座本身耗能能力不足，因此利用水平向隔震器中闭合导体切割磁感线产生的阻尼力(电涡流原理)来消耗水平地震力。具体表现：如图2～图8所示，当上支座板1与下支座板2发生相对运动，永磁铁一6(N极)、永磁铁三8(N极)与永磁铁二7(S极)产生的磁场被闭合线圈9所切割(永磁铁一6和永磁铁二7形成的磁场见附图8)，根据电涡流原理，闭合导体切割磁场时会产生阻尼力，来消耗水平地震力。竖向地震力则是通过下支座板2内部的竖向隔震器进行隔离和消耗。对于竖向地震力作用在支座上，由于竖向隔震器在上支座板1与隔震物的作用，碟形弹簧14产生的负刚度和钢弹簧17产生的正刚度进行叠加，使竖向隔震器的刚度趋于零(准零刚度)，可延长结构的竖向周期。根据滚球隔震支座原理，当周期延长，不仅起到隔离地震力的作用，还能增加滚球隔震支座的阻尼，消耗竖向地震力。
[0017]当地震发生之后，由于闭合导体在磁场中运动时，由楞次定律可知，导体会受到一个抑制其运动的力，这时由于导体与磁场的相对运动使导体产生了电势能，使得电荷移动产生电涡流，这些电涡流受到外加磁场对其的洛伦兹力(F＝BqVsinθ，B是磁感应强度T，q是电荷的电量，V使导体切割磁场时电荷的速度)，且方向总与导体运动方向相反，从而形成阻力。该阻力F与速度V相关，当上支座板运动速度变小时，阻尼力随之变小，上下支座板之间的滚球更容易复位。本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。
[0018]本技术的优点及有益效果是：
[0019]1.本技术的三维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。
[0020]2.本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。
[0021]3.本技术采用的电涡流水平向隔震器，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，水平隔震器构造简单，成本较低。
[0022]4.本技术采用的竖向隔震器，利用准零刚度原理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。
[0023]5.本技术的水平向隔震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。
[0024]6.本技术作为一种隔震效果好、可移动性强、安装方便的三维滚球隔震支座，可用于博物馆的珍贵文物、重要的精密设备隔震保护中。
附图说明
[0025]图1是本技术实施例中三维滚球隔震支座的俯视图。
[0026]图2是本技术实施例中图1中的A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维滚球隔震支座，其特征在于，包括：由上支座板、滚球、下支座板、底座、附在上支座板侧面的永磁铁一、附在底座上的永磁铁二及闭合导体、附在上支座板下面的永磁铁三组成的电涡流水平向隔震器，由上连接板、碟形弹簧、下连接板、钢弹簧串联组成的竖向隔震器，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上支座板变频凹曲面，下支座板的顶部开设下支座板变频凹曲面，上支座板变频凹曲面和下支座板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滚球；上支座板的侧面四周安装永磁铁一，上支座板的底部上支座板变频凹曲面外侧四周安装永磁铁三，上支座板与永磁铁一之间、上支座板与永磁铁三之间均设置隔磁材料；底座为中部开设凹槽、顶部于所述凹槽外侧四周开设环形槽的槽型结构，底座的中部凹槽内安装竖向隔震器和下支座板，底座的顶部环形槽内安装闭合导体；底座的顶部边缘四周设置环形防脱挡板，防脱挡板的内侧面四周安装永与永磁铁一相对应的磁铁二，防脱挡板与永磁铁二之间设置隔磁材料；竖向隔震器包括自上而下依次设置于所述凹槽内的上连接板、碟形弹簧、下...

【专利技术属性】
技术研发人员：许德峰，吴阳，陈丽梅，王鸿斌，朱凤武，王景立，李娜，何顺，田国兴，赵鑫，鲍昱，宁崴，张英男，
申请(专利权)人：吉林农业大学，
类型：新型
国别省市：