一种适于小载荷电气设备的隔震装置的制作方法

本发明涉及一种隔震装置，尤其是涉及一种适于小载荷电气设备的隔震装置。

背景技术：

我国是一个多地震的国家，强烈地震会对变电站内电气设备造成严重的损坏，而变电站内电气设备一经损坏会给人们的生产生活带来严重的损失，因此有必要加强变电站内电气设备的抗震减震研究。基础隔震技术是提高结构或设备抗震能力的有限途径之一，隔震技术从根本上改变了传统的单纯依靠增加结构强度进行“硬抗”的抗震方法，通过显著降低结构的基频来避开地震波的高能频带，从而将部分地震能量“阻隔”，减小了输入到结构的地震能量。并且，隔震装置先于上部结构进入到塑型阶段，地震能量主要由隔震层的塑性变形和阻尼来消耗，因此，上部结构可基本保持弹性而不会发生严重的破坏。

隔震装置已应用于桥梁、建筑等大型结构上，并且在地震作用下发挥了重大作用。而目前对于变电站内小载荷的电气设备并没有这方面的隔震应用。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适于小载荷电气设备的隔震装置，通过将变电站内的电气设备通过底部钢梁与隔震装置连接在一起，从而形成一个隔震系统，从而减轻地震对变电站电气设备所造成的破坏。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种适于小载荷电气设备的隔震装置，包括上支座板、下支座板和滑块，所述的滑块设置在上支座板与下支座板之间，所述的上支座板顶部与电气设备连接，底部具有滑块容腔，所述的下支座板底部与地面连接，顶部具有球面形的滑块滑面。

所述的滑块上部分与滑块容腔接触的表面曲率相同，滑块底部与滑块滑面接触的表面曲率相同。

所述的滑块底部曲率半径大于上部分的曲率半径。

所述的滑块容腔表面和滑块滑面带有特氟龙涂层。

所述的隔震装置的自振周期其中，dd为设计位移，即滑块初始位置到下支座板端部限位结构的水平距离，μ为滑块底部与滑块滑面接触表面的摩擦系数，r为底部与滑块滑面接触表面的曲率半径，g为重力加速度，t取值范围为电气设备自振周期的2～3倍。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)结构简单，安装方便，无须阻尼向心结构，可以实现自复位。

(2)滑块上部分与滑块容腔接触的表面、滑块底部与滑块滑面接触的表面具有相同的曲率半径，可与滑动面完全贴合，并使上支座板在支座滑动时始终保持水平，保证电气设备的水平，减轻地震对变电站电气设备所造成的破坏。

(3)滑块底部曲率半径大于上部分的曲率半径，可以保证上支座板在运动过程中保持稳定，同时滑动位移不会太大，上部结构在运动过程中也不会被迫抬高太多。

(4)滑块容腔表面和滑块滑面带有特氟龙涂层，厚度为15～25um，可在滑动过程中消耗能量，减小振幅。

(5)隔震装置的自振周期与上部结构的质量无关，因此具有良好的稳定性。

附图说明

图1为本实施例隔震装置的结构示意图；

图2为本实施例隔震装置受力分析图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，一种适于小载荷电气设备的隔震装置，包括上支座板1、下支座板2和滑块3，滑块3设置在上支座板1与下支座板2之间，上支座板1顶部与电气设备固定连接，底部具有滑块容腔，下支座板2底部与地面固定连接，顶部具有球面形的滑块滑面。嵌在滑块容腔中的铰接滑块3与滑块滑面具有相同的曲率半径，可与滑块滑面完全贴合，并使上支座板1在滑动时始终保持水平，在设计过程中，采用聚四氟乙烯(特氟龙)作为低摩擦材料，厚度为20μm，可在滑动过程中消耗能量。当滑动面受到的地震作用超过静摩擦力时，地面水平运动会促使滑块在其圆弧面内滑动，从而迫使上部结构轻微抬高，发生单摆运动，其结构形式如图2所示。

隔震系统在滑动状态的受力可简化为如图2所示的一个沿圆弧滑动的滑块，其中滑道半径及滑块底部圆弧面半径均为r，滑块质量为m滑块与圆弧面的摩擦系数为μ，滑块相对于竖向对称轴运动的转角为θ。滑块受到上部结构重力产生的竖向力为w及水平作用力为f，球面切线方向摩擦力f和法向方向反力n。力和位移的正方向如图中坐标系所示。符号系数为：

由滑块的受力平衡，对o点取矩，∑mo＝0，即

frcosθ-wd-fr＝0

于是，隔震支座的水平力f可表示成“恢复力”和“摩擦力”之和，即

当θ很小时，上式可简化为：

由上式可知，隔震支座的刚度为

kfps＝w/r

等效刚度为

假设隔震结构的上部结构的刚度为ks，串联了隔震支座的等效刚度keff后，隔震系统的等效刚度为

对于隔震结构，一般ks远大于keff，ke≈keff。因此，隔震结构的等效自振周期为

上式说明，隔震结构的自振周期仅与滑动面球面半径r、摩擦系数μ和支座设计位移dd有关，而与上部结构的质量无关，因此具有良好的稳定性。若从最大控制残余位移方面考虑，必有μr＝dd，于是上式可简化为

设计隔震支座时主要设计滑块的曲率半径以及摩擦系数，通过滑块的曲率半径可以得知隔震支座的周期。在已知上部结构周期的情况下，通过合理的设计曲率半径使隔震支座的固有频率避开结构的固有频率，从而可以避免共振。

对于变电站内小荷载的高压电气设备，比如隔离开关、避雷器、电压互感器、电流互感器等，可以根据具体情况在设备底部布置不同数目的隔震支座用于隔震。

变电站内电气设备都比较轻，重量较小，并且重心较高，极易发生倾覆，通过整体连梁将电气设备连接起来，使得整体重心下降，然后将已经设计好的摩擦摆隔震支座合理布置于整体连梁下部，在遭遇地震时使其发挥其预期作用从而达到理想的隔震效果。