變摩擦滾輪式文物三維隔震裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種文物保護(hù)裝置，尤其涉及一種變摩擦滾輪式文物三維隔震裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國作為世界四大文明古國，上下五千年璀璨文明產(chǎn)生了大量寶貴的文物。為了滿足人民日益增長的精神文化需求，我國的博物館建設(shè)正在快速發(fā)展。截至2012年底，全國博物館總數(shù)達(dá)3589家，并繼續(xù)以每年100家的速度增長，到2020年博物館展陳的珍貴文物總量將達(dá)到百萬量級。同時，我國又是一個地震多發(fā)國家，地震分布廣泛、強(qiáng)度大，且具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，博物館浮放文物在遭遇地震時可能產(chǎn)生偏心轉(zhuǎn)動、滑動、搖晃和傾覆而造成損壞。傳統(tǒng)的抗震方法主要包括拉、壓、卡、固、粘等，抗震效果一般，還存在損傷文物、影響外觀的問題。目前國外博物館已大量推廣應(yīng)用文物隔震裝置來對浮放文物進(jìn)行隔震保護(hù)，這些隔震裝置均涉及一種弧面滑動摩擦體系FPS(Frict1n Pendulum System)，典型應(yīng)用包括滾輪式、滾珠式、摩擦擺式等，但這些隔震裝置還存在一些缺陷，如滾輪式隔震裝置的正交滑軌存在水平解耦問題，滾珠式隔震裝置存在復(fù)位和限位保護(hù)問題。目前國內(nèi)外博物館應(yīng)用較多的文物隔震裝置僅具有水平二維隔震能力，然而越來越多的地震記錄表明，豎向地震作用不容忽視，豎向地震動能量已可達(dá)到水平向地震動能量的2/3，有時還會超過水平地震作用；且部分水平二維隔震裝置還具有水平解耦、自復(fù)位和限位保護(hù)等問題；同時，少數(shù)的三維隔震裝置中的豎向隔震結(jié)構(gòu)采用彈簧套筒形式，這一類結(jié)構(gòu)在水平地震作用下穩(wěn)定性并不好，且豎向隔震性能一般。因此，開發(fā)具有三維隔震能力、一定水平解耦能力、自復(fù)位功能、限位保護(hù)功能、摩擦耗能、良好穩(wěn)定性和良好隔震性能的三維隔震裝置是很有意義和應(yīng)用前景的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種變摩擦滾輪式文物三維隔震
目.ο
[0004]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的:
[0005]—種變摩擦滾輪式文物三維隔震裝置，包括展柜外緣、支撐梁和支撐板，所述支撐梁豎直設(shè)置在所述展柜外緣內(nèi)，所述支撐板與所述支撐梁的上端固定連接，所述隔震裝置還包括上層加筋板、中層加筋板、下層加筋板、隔震單元和彈簧滑塊十字結(jié)構(gòu)，所述上層加筋板、所述中層加筋板和所述下層加筋板從上至下依次層疊設(shè)置，多個所述隔震單元分別設(shè)置在所述上層加筋板與所述中層加筋板、所述中層加筋板與所述下層加筋板之間，所述展柜外緣的下端與所述上層加筋板的上表面固定連接，所述支撐梁的下端通過所述彈簧滑塊十字結(jié)構(gòu)與所述展柜外緣固定連接。
[0006]優(yōu)選地，所述上層加筋板與所述中層加筋板之間、所述中層加筋板與所述下層加筋板之間均設(shè)置有四個所述隔震單元，位于同一層的所述隔震單元呈“11”構(gòu)型分布，位于不同層的所述隔震單元之間呈正交分布。
[0007]具體地，所述隔震單元包括變摩擦滾輪結(jié)構(gòu)和三曲面滑軌結(jié)構(gòu)，
[0008]所述變摩擦滾輪結(jié)構(gòu)包括壓縮彈簧、柱身球頭摩擦件、兩端中空輪軸、滾輪支座和滾輪，所述滾輪通過軸承與所述兩端中空輪軸可轉(zhuǎn)動連接，所述滾輪支座的下端與所述兩端中空輪軸的兩端固定連接，所述壓縮彈簧和所述柱身球頭摩擦件依次設(shè)置在所述兩端中空輪軸兩端的中空孔內(nèi)，所述滾輪支座的上端與所述上層加筋板或所述中層加筋板的下表面固定連接；
[0009]所述三曲面滑軌結(jié)構(gòu)包括三曲面滑軌和限位保護(hù)板，所述三曲面滑軌為長方體凹槽結(jié)構(gòu)，所述三曲面滑軌的凹槽結(jié)構(gòu)的底面和側(cè)面均為曲面，所述限位保護(hù)板固定設(shè)置在所述三曲面滑軌的兩端開口處，所述三曲面滑軌的底面與所述中層加筋板的上表面或所述下層加筋板的下表面固定連接；
[0010]所述變摩擦滾輪結(jié)構(gòu)水平設(shè)置在所述三曲面滑軌結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述變摩擦滾輪結(jié)構(gòu)的兩個所述柱身球頭摩擦件的球頭部分與所述三曲面滑軌的兩個側(cè)面接觸，所述滾輪與所述三曲面滑軌的底面接觸。
[0011]優(yōu)選地，所述壓縮彈簧的外徑小于所述兩端中空輪軸的中空孔的直徑，所述柱身球頭摩擦件的柱身部分的直徑小于所述壓縮彈簧的內(nèi)徑，所述柱身球頭摩擦件的球頭部分的之間大于所述壓縮彈簧的外徑，所述柱身球頭摩擦件的柱身部分與所述兩端中空輪軸的中空孔的底部之間設(shè)置有間隙，所述柱身球頭摩擦件的位于所述中空孔外的長度小于其位于所述中空孔內(nèi)的長度。
[0012]具體地，所述三曲面滑軌的側(cè)面和底面的曲率中心均朝向所述三曲面滑桿的內(nèi)部。
[0013]具體地，所述三曲面滑軌結(jié)構(gòu)還包括緩沖塊和防傾覆板，所述緩沖塊粘貼在所述限位保護(hù)板的內(nèi)側(cè)面，所述防傾覆板設(shè)置在所述三曲面滑軌的上端兩側(cè)，且兩側(cè)的所述防傾覆板之間設(shè)置有所述滾輪支座穿過的通槽。
[0014]具體地，所述彈簧滑塊十字結(jié)構(gòu)包括滑塊、彈簧、矩形十字梁和直線滑軌，四個所述滑塊分別與所述矩形十字梁的四端固定連接，四個所述直線滑軌分別豎直設(shè)置在所述展柜外緣的內(nèi)側(cè)面上，四個所述滑塊分別與四個所述直線滑軌可滑動連接，所述支撐梁的下端與所述矩形十字梁的中部固定連接，多個所述彈簧分別對稱設(shè)置在所述彈簧滑塊十字結(jié)構(gòu)與所述上層加筋板之間，且多個所述彈簧的上端分別與所述滑塊或所述矩形十字梁的下側(cè)面固定連接，多個所述彈簧的下端與所述上層加筋板的上表面接觸。
[0015]進(jìn)一步，所述隔震裝置還包括配重塊，所述配重塊設(shè)置在所述支撐梁與所述矩形十字梁之間。
[0016]本發(fā)明變摩擦滾輪式文物三維隔震裝置的有益效果在于:
[0017]1、本發(fā)明具有水平和豎向三維隔震能力；
[0018]2、采用變摩擦滾輪結(jié)構(gòu)與三曲面滑軌結(jié)構(gòu)配合，具有較好的水平減速、摩擦耗能、自復(fù)位等能力，具有一定的水平解耦能力；
[0019]3、三曲面滑軌設(shè)有限位保護(hù)結(jié)構(gòu)和防傾覆結(jié)構(gòu)，可有效防止隔震裝置發(fā)生飛出、傾覆等危險；
[0020]4、豎向隔震采用直線滑軌、滑塊和彈簧的方式，穩(wěn)定性好，不會受到水平地震作用的干擾；
[0021]5、本發(fā)明可與展柜進(jìn)行一體化設(shè)計，整體性能良好。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明所述變摩擦滾輪式文物三維隔震裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明所述變摩擦滾輪結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明所述三曲面滑軌結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明所述三曲面滑軌結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0026]圖5是本發(fā)明所述彈簧滑塊十字結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是本發(fā)明所述矩形十字梁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7是本發(fā)明所述變摩擦滾輪結(jié)構(gòu)與所述三曲面滑軌結(jié)構(gòu)之間的水平解耦能力示意圖；
[0029]圖8是本發(fā)明所述變摩擦滾輪式文物三維隔震裝置的工作狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0031]如圖1所示，本發(fā)明一種變摩擦滾輪式文物三維隔震裝置，包括展柜外緣8、支撐梁
10、支撐板、配重塊9、上層加筋板1、中層加筋板2、下層加筋板3、隔震單元和彈簧滑塊十字結(jié)構(gòu)6，支撐梁10豎直設(shè)置在展柜外緣8內(nèi)，支撐板與支撐梁10的上端固定連接，上層加筋板
1、中層加筋板2和下層加筋板3從上至下依次層疊設(shè)置，多個隔震單元分別設(shè)置在上層加筋板1與中層加筋板2、中層加筋板2與下層加筋板3之間，展柜外緣8的下端與上層加筋板1的上表面固定連接，支撐梁10的下端與配重塊9連接后通過彈簧滑塊十字結(jié)構(gòu)6與展柜外緣8固定連接，上層加筋板1與中層加筋板2之間、中層加筋板2與下層加筋板3之間均設(shè)置有四個隔震單元，位于同一層的隔震單元呈“11”構(gòu)型分布，位于不同層的隔震單元之間呈正交分布ο
[0032]隔震單元包括變摩擦滾輪結(jié)構(gòu)4和三曲面滑軌結(jié)構(gòu)5，
[0033]如圖2所示，變摩擦滾輪結(jié)構(gòu)4包括壓縮彈簧41、柱身球頭摩擦件42、兩端中空輪軸43、滾輪支座44和滾輪45，兩端中空輪軸43穿過軸承46和滾輪45，并通過軸肩、十字槽沉頭螺釘48等方式緊固，滾輪45可繞兩端中空輪軸43自由轉(zhuǎn)動，滾輪支座44通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘47與對應(yīng)的螺母安裝在兩端中空輪軸43上，壓縮彈簧41和柱身球頭摩擦件42依次設(shè)置在兩端中空輪軸43兩端的中空孔內(nèi)，尺寸設(shè)計應(yīng)該滿足:壓縮彈簧41的外徑小于兩端中空輪軸43的中空孔的直徑，柱身球頭摩擦件42的柱身部分的直徑小于壓縮彈簧41的內(nèi)徑，柱身球頭摩擦件42的球頭部分的之間大于壓縮彈簧41的外徑，柱身球頭摩擦件42的柱身部分與兩端中空輪軸43的中空孔的底部之間設(shè)置有間隙，柱身球頭摩擦件42的位于中空孔外的長度小于其位于中空孔內(nèi)的長度，滾輪支座44的上端與上層加筋板1或中層加筋板2的下表面固定連接；
[0034]軸承46優(yōu)選圓柱滾子軸承，亦可使用調(diào)心滾子軸承或者圓錐滾子軸承等，軸承46需要有足夠的徑向承載力、一定的軸向承載力和調(diào)心能力。
[0035]如圖3和圖4所示，三曲面滑軌結(jié)構(gòu)5包括三曲面滑軌51、限位保護(hù)板53、緩沖塊52和防傾覆板54，三曲面滑軌51為長方體凹槽結(jié)構(gòu)，三曲面滑軌51的底面和側(cè)面均為曲面，三曲面滑軌51的側(cè)面和底面的曲率中心均朝向三曲面滑桿的內(nèi)部，限位保護(hù)板53通過螺釘55設(shè)置在三曲面滑軌51的兩端開口處，