一种正交异性摩擦摆减隔震装置的制作方法

1.本实用新型属于减隔震技术领域，具体的讲涉及一种正交异性摩擦摆减隔震装置。


背景技术：

2.当前减隔震技术已经广泛应用于建筑及桥梁工程领域，其通过调整支座结构的动力特性，延长支座结构的自振周期和增强摩擦耗能指标，实现降低地震冲击能量的目的，其本质及目的就是将支座结构与可能引起破坏的地面运动尽可能分离开来。
3.其中最为突出就是摩擦摆支座，在发生地震或风荷载较大的情况下，其上支座板、下支座板与滑动摩擦面板易造成脱离情况。水平地震荷载或风载会引起严重的倾覆力，地震的竖向振动作用力超过了支座结构的负载自重，就会面临承受较为强烈的竖向动反力，从而引发支座上部结构松散倾覆，桥梁支座则出现梁体脱落等问题。因此使用间隔震技术的建筑物，特别是一些高宽比较大或轻型空间结构的建筑物，倾覆力矩会引起较大的柱子拉力，极易产生倾覆失稳问题。从增加支座稳定安全、减少地震损害角度出发，现有的减隔震结构在实现减隔震功能的同时，还必须可以抵抗强烈的竖向拉拔和水平冲击，才能具有更好的安全性能。
4.目前国内桥梁工程中应用的拉压型支座主要有两种结构形式，一种是中间拉压型，另一种是周边拉压型。中间拉压型具有传力均匀、拉压面接触紧密等优点，但其结构复杂、加工比较困难、支座高度较高、造价较高等缺点。尤其对于附加减隔震功能的摩擦摆结构，当隔震位移较大时所需要的转角空间过大，造成结构中间拉压结构偏大；现有周边拉压型具有结构简单、加工难度小等优点，但是其也存在传力不够均匀、拉压面存在间隙，造成传力不连续，易产生上下座板间相互冲击碰撞的问题，并且结构协调性较差，内部转角、位移、抗压和抗拉过程中协调配合不顺畅。
5.专利号为cn205152778u的实用新型公开了一种十字正交双曲面摩擦
6.摆减隔震支座，其通过纵、横向异性的摩擦摆结构，能根据纵、横向隔震周期需求进行差异化定制，减隔震的针对性和有效性大大提高。该支座在正常工作时，桥梁热胀冷缩支座产生位移，摆动体在柱面上摆动，适应纵横向位移，同时高度发生改变，有“抬梁”现象，将造成对接桥面不平顺，影响车辆通行的舒适性和安全性。
7.针对上述问题，专利号为cn216999277u的发明公开了一种新型十字形摩擦摆减隔震支座，其通过增加第一、第二滑动体以及滑动间隙，实现纵横向异性，从而避免支座位移运动时整体高度发生改变，进一步地保证对接桥面的平顺。但是，上述结构的摩擦摆支座，十字正交结构过于简单，造成支座内部相互连接不紧密，地震竖向作用下易发生错位松散，抗拉拔性能较差，自复位效果并不理想，并且纵横向变刚度性能有限，仍可能会发生共振问题，无法较好地发挥摩擦摆支座的减隔震和摩擦耗能性能。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的就是针对拉压支座和减隔震球形支座的使用现状，提供一种拉压面接触紧密、传力均匀，摩擦耗能效果显著，整体运动协调性好的正交异性摩擦摆减隔震装置，具有纵横变刚度符合减隔震变化要求且结构紧凑实用、正交机构连接牢靠，抗拉拔防倾覆、滑移后快速自复位的特点。
9.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
10.一种正交异性摩擦摆减隔震装置，其特征在于：包括上支座板、下支座板以及安装在二者之间的摩擦摆，所述摩擦摆包括上滑板、下滑板，二者通过正交转动机构连接，所述正交转动机构的横向与所述下滑板转动连接，所述正交转动机构的纵向与所述上滑板转动连接，所述上滑板与上支座板之间、所述下滑板与所述下支座板之间分别设有摩擦副。
11.构成上述一种正交异性摩擦摆减隔震装置的附加技术特征还包括：
12.——所述正交转动机构包括十字转轴，所述十字转轴的横向两侧轴杆贯穿设置在所述下滑板顶面的耳板通孔内，所述十字转轴的纵向两侧轴杆贯穿设置在所述上滑板底面的耳板通孔内，所述耳板通过焊接、铆钉或者螺栓分别与所述上滑板、下滑板连接；
13.——所述上滑板的耳板底面为圆弧状且其与设置在下滑板顶面的柱面靠转动连接，所述下滑板的耳板顶面为圆弧状且其与设置在上滑板底面的柱面槽转动连接；
14.——所述上滑板的纵向两侧分别设有上压板条，用于引导上滑板横向位移；所述下滑板的横向两侧分别设有下压板条，用于引导下滑板纵向位移，所述上压板条、下压板条分别通过焊接、铆钉或螺栓与所述上支座板、下支座板连接；
15.——所述上滑板和上支座板之间、所述下滑板和下支座板之间的摩擦副均为曲面摩擦副，其由相贴合的弧形柱面以及设置之间的曲面耐磨板构成；
16.——所述上支座板两侧分别与上压板条之间、所述下支座板两侧分别与下压板条之间均设有弧形腔隙，所述上滑板两侧边、下滑板两侧边分别设有卡台，所述卡台沿所述弧形腔隙滑动；
17.——所述上滑板的卡台外侧端面、所述下滑板的卡台外侧端面均敷设sf-1复合板，分别与所述弧形腔隙的内壁形成曲线摩擦副；
18.——所述上支座板的横向两侧分别设有上挡板条，用于限制所述上滑板横向位移幅度，所述下支座板的纵向两侧分别设有下挡板条，用于限制所述下滑板纵向位移幅度。
19.本实用新型所提供的一种正交异性摩擦摆减隔震装置同现有技术相比，具有以下优点：该装置上支座板、下支座板之间的摩擦摆，由上滑板、下滑板以及正交转动机构构成，正交转动机构的横向与下滑板转动连接，正交转动机构的纵向与上滑板转动连接，从而实现了支座内正交方向倾角转动，改变了纵横向刚度，根据地震冲击，变化结构共振频率，既能有效摩擦耗能，能提高了减隔震效果；尤其是摩擦摆上下分别与上支座板、下支座板通过纵横方向上的曲面摩擦副连接后，形成纵横交替层叠的四重正交滑移体系，对震动受力感应灵敏，支座结构内部纵横向刚度变化效率高，显著增强支座的减隔震效能，摩擦滑移后能及时自动复位；进一步的，正交转动机构采用十字转轴结构，其横向两侧轴杆贯穿设置在下滑板顶面的耳板通孔内，其纵向两侧轴杆贯穿设置在上滑板底面的耳板通孔内，耳板通过焊接、铆钉或者螺栓分别与上滑板、下滑板连接，通过十字转轴和耳板通孔连接，正交转轴连接确保支座在倾角转动过程中拉压面接触紧密和传力均匀，又可以实现支座内充分的摩
擦耗能减震，并始终保持支座结构在竖向上的位移约束，提高了抗拉拔性能，防止结构内部松散、倾覆等问题，增强了减隔震支座的长效稳定性，具有结构简单紧凑、实用便捷、安全耐用的优点。
附图说明
20.图1为本实用新型一种正交异性摩擦摆减隔震装置的立体示意图（中心象限区域剖开）；
21.图2为该正交异性摩擦摆减隔震装置的横向截面结构示意图；
22.图3为该正交异性摩擦摆减隔震装置的纵向截面结构示意图；
23.图4为与图1中剖视位置对应的正交转动机构部分的结构示意图。
实施方式
24.下面结合附图对本实用新型所提供的新型切菜安全辅助装置的结构和工作原理作进一步的详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型的描述中，除非另有说明，术语“横”“纵”、“上”“下”、“顶”“底”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.如图1-4所示，该正交异性摩擦摆减隔震装置的结构包括上支座板11、下支座板12以及安装在二者之间的摩擦摆，摩擦摆包括上滑板21、下滑板22，二者通过正交转动机构连接，正交转动机构的横向与下滑板22转动连接，正交转动机构的纵向与上滑板21转动连接，上滑板21与上支座板11之间、下滑板22与下支座板12之间分别设有摩擦副。
28.其工作原理为：该减隔震装置的上支座板11和下支座板12之间安装摩擦摆，摩擦摆包含正交转动机构，其分别与上滑板21、下滑板22转动连接，具体说来，其横向与下滑板22转动连接，实现了下滑板22绕横向轴倾角转动的效果；其纵向与上滑板21转动连接，实现了上滑板21绕纵向轴倾角转动的效果，即通过十字正交连接，确保支座滑移过程中纵横向刚度变化，减少共振频率，增强摩擦耗能，提高了结构的安全稳定，尤其是，摩擦摆的上下分别与上支座板11和下支座板12通过摩擦副连接后，形成多重曲面摩擦，感应振动灵敏，内部滑移顺畅，自复位效果好。
29.需要说明的是，本实施例中，该减隔震装置应用在桥梁支座上，横向a是横桥向截面，纵向b是顺桥向截面。
30.在构成上述新型摩擦摆减隔震装置的结构中，
31.——一个实施例中，上述正交转动机构采用十字转轴3的样式，十字转轴3的横向
两侧轴杆31贯穿设置在下滑板22顶面的耳板201通孔内，十字转轴3的纵向两侧轴杆32贯穿设置在上滑板21底面的耳板202通孔内，耳板（201、202）通过焊接、铆钉或者螺栓30分别与上滑板21、下滑板22连接，即通过十字转轴3，实现了上滑板21和下滑板22相对倾角转动，支座结构纵横向变刚度效率高，相互连接牢固，拉压面接触紧密和传力均匀，并且转轴穿插定位，抗拉拔性能好，始终保持支座结构在竖向上的位移约束，防止结构松散倾覆、抬梁落梁问题；
32.——优选地，上述上滑板21的耳板202底面为圆弧状41且其与设置在下滑板22顶面的柱面槽42抵靠转动连接，下滑板22的耳板顶面为圆弧状且其与设置在上滑板21底面的柱面槽转动连接，即上下滑板22之间通过彼此的耳板（201、202）支撑受力，传力更加均衡，耳板（201、202）在十字转轴3的纵向和横向上对称分布，既可以加强连接定位，又能够确保正交转动方向稳定，尤其是，上滑板21的耳板底面与下滑板22顶面的柱面槽通过弧形转动连接，加强了抵靠定位，也确保转动密贴顺畅，避免了支座内部相互运动干涉，保持减隔震滑移长效稳定；
33.——进一步的，上述上滑板21的纵向两侧分别设有上压板条51，用于引导上滑板21横向位移；下滑板22的横向两侧分别设有下压板条52，用于引导下滑板22纵向位移，上压板条51、下压板条52分别通过焊接、铆钉或螺栓与上支座板11、下支座板12连接，即在上支座板11的底面纵向两侧由上压板条51形成横向滑移的导向槽，在下支座板12的顶面横向两侧由下压板条52形成纵向滑移的导向槽，从而确保上滑板21横向滑移，下滑板22纵向滑移，正交运动规整，变位顺畅，并且与十字转轴3转角形成多重正交叠加，变刚度效果更佳，滑移后快速自复位；
34.——优选地，上述上滑板21和上支座板11之间、下滑板22和下支座板12之间的摩擦副均为曲面摩擦副，其由相贴合的弧形柱面以及设置之间的曲面耐磨板13构成，为了与摩擦摆的正交转动相协调，上述曲面采用弧形柱面样式，具体地说，上支座板11底面、下支座板12顶面均为凹弧形柱面且为纵横垂直，上滑板21顶面、下滑板22底面均为凸弧形柱面且为纵横垂直，滑板与支座板通过弧形柱面滑动连接，连接紧密，运动规整；
35.——进一步的，上述上支座板11两侧分别与上压板条51之间、下支座板12两侧分别与下压板条52之间均设有弧形腔隙（61、62），上滑板21两侧边、下滑板22两侧边分别设有卡台（71、72），卡台（71、72）沿弧形腔隙滑动，即上滑板21、下滑板22的两个侧边均通过卡台插入各自的弧形腔隙（61、62）内，具有定位导向作用，防止滑板运动偏移，始终正交滑移，卡台承插还可以增强拉压面连接紧密，受力传导；
36.——上述上滑板21的卡台71外侧端面、下滑板22的卡台72外侧端面均敷设sf-1复合板（81、82），分别与弧形腔隙（61、62）的内壁形成曲线摩擦副，sf-1复合板（81、82）是由聚四氟乙烯(ptfe)为主的摩擦层+青铜球粉烧结层+金属基(钢背、不锈钢背)+电镀层通过铜粉烧结、ptfe塑化、定厚辊轧、表层电镀等先进工艺，复合成一体的三层基本结构的新型机械工程材料，具有较高的机械强度，烧结在钢板表面的0.2mm~0.3mm厚度的青铜层将表面的聚四氟乙烯和钢板机械地结合起来，提高尺寸的稳定性，并能增强散热能力，表层的聚四氟乙烯和耐磨纤维的混合物则提供了很好的自润滑、耐磨损、低摩擦的性能，并且在正常使用过程中不会出现卡滞的现象，提高了上下滑板与弧形腔隙的滑动效果，长效稳定，经久耐用；
37.——上述上支座板11的横向两侧分别设有上挡板条91，用于限制上滑板21横向位移幅度，下支座板12的纵向两侧分别设有下挡板条92，用于限制下滑板22纵向位移幅度，防止上滑板21、下滑板22滑移运动幅度过大，出现偏移脱落，上挡板条91、下挡板条92对其运动限位，提高了摩擦摆的安全性。
38.以上所述实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，并非本实用新型可实施的限定条件，故凡对本实用新型的技术方案所做的其他修改或构型尺寸、内部构造等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种正交异性摩擦摆减隔震装置，其特征在于：包括上支座板、下支座板以及安装在二者之间的摩擦摆，所述摩擦摆包括上滑板、下滑板，二者通过正交转动机构连接，所述正交转动机构的横向与所述下滑板转动连接，所述正交转动机构的纵向与所述上滑板转动连接，所述上滑板与上支座板之间、所述下滑板与所述下支座板之间分别设有摩擦副。2.根据权利要求1所述的一种正交异性摩擦摆减隔震装置，其特征在于：所述正交转动机构包括十字转轴，所述十字转轴的横向两侧轴杆贯穿设置在所述下滑板顶面的耳板通孔内，所述十字转轴的纵向两侧轴杆贯穿设置在所述上滑板底面的耳板通孔内，所述耳板通过焊接、铆钉或者螺栓分别与所述上滑板、下滑板连接。3.根据权利要求2所述的一种正交异性摩擦摆减隔震装置，其特征在于：所述上滑板的耳板底面为圆弧状且其与设置在下滑板顶面的柱面槽转动连接，所述下滑板的耳板顶面为圆弧状且其与设置在上滑板底面的柱面槽转动连接。4.根据权利要求2所述的一种正交异性摩擦摆减隔震装置，其特征在于：所述上滑板的纵向两侧分别设有上压板条，用于引导上滑板横向位移；所述下滑板的横向两侧分别设有下压板条，用于引导下滑板纵向位移，所述上压板条、下压板条分别通过焊接、铆钉或螺栓与所述上支座板、下支座板连接。5.根据权利要求4所述的一种正交异性摩擦摆减隔震装置，其特征在于：所述上滑板和上支座板之间、所述下滑板和下支座板之间的摩擦副均为曲面摩擦副，其由相贴合的弧形柱面以及设置之间的曲面耐磨板构成。6.根据权利要求4所述的一种正交异性摩擦摆减隔震装置，其特征在于：所述上支座板两侧分别与上压板条之间、所述下支座板两侧分别与下压板条之间均设有弧形腔隙，所述上滑板两侧边、下滑板两侧边分别设有卡台，所述卡台沿所述弧形腔隙滑动。7.根据权利要求6所述的一种正交异性摩擦摆减隔震装置，其特征在于：所述上滑板的卡台外侧端面、所述下滑板的卡台外侧端面均敷设sf-1复合板，分别与所述弧形腔隙的内壁形成曲线摩擦副。8.根据权利要求4所述的一种正交异性摩擦摆减隔震装置，其特征在于：所述上支座板的横向两侧分别设有上挡板条，用于限制所述上滑板横向位移幅度，所述下支座板的纵向两侧分别设有下挡板条，用于限制所述下滑板纵向位移幅度。

技术总结
本实用新型属于减隔震技术领域，具体的讲涉及一种正交异性摩擦摆减隔震装置。该装置包括上支座板、下支座板以及安装在二者之间的摩擦摆，摩擦摆包括上滑板、下滑板，二者通过正交转动机构连接，正交转动机构的横向与下滑板转动连接，正交转动机构的纵向与上滑板转动连接，上滑板与上支座板之间、下滑板与下支座板之间分别设有摩擦副；该装置的拉压面接触紧密、传力均匀，摩擦耗能效果显著，整体运动协调性好，具有纵横变刚度符合减隔震变化要求且结构紧凑实用、正交机构连接牢靠，抗拉拔防倾覆、滑移后快速自复位的特点。滑移后快速自复位的特点。滑移后快速自复位的特点。


技术研发人员：刘井通 常迎雨 周笑 严腊文 韩洪闯 明健松 黄秋月 张学梅 刘欢 王鹏程 王山虎 李明
受保护的技术使用者：中裕铁信交通科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/9/16