一种动力平衡型竖向隔震器

：
1.本发明涉及一种动力平衡型竖向隔震器，是用于设备的竖向隔震器，属于结构振动控制领域。


背景技术：

2.用于设备的隔震器，国内外关于水平隔震器的研究较成熟，关于竖向隔震器的研究尚无成熟方案，究其原因，竖向隔震器既要起隔震作用，又要平衡被隔震设备自重，导致设计与加工难度较大，在地震作用下难以同时实现此两功能。
3.现阶段应用于设备的能实现竖向隔震的隔震器主要有厚层橡胶、弹簧支座、气压及液压等支座。申请号202010380679.7的专利提出一种三维复合隔震器，由上部竖向碟形弹簧隔震器与下部水平厚层橡胶支座组成，上下支座与外部结构之间采用螺栓锚固连接成为整体，可提供良好的水平和竖向隔震需求，提高了承载力和稳定性。赵亚敏等提出一种由碟形弹簧组成的三维隔震器，振动台试验结果显示结构隔震层发生较大的竖向变形，而上部结构的层间相对位移变化不大，具有明显的竖向隔震效果。fujita研发由空气弹簧支座及地震预警装置组成的智能空气弹簧隔震系统，研发了带有地震预警的空气支座智能隔震系统，地震未发生时，压缩空气积聚在储气罐中；地震发生时，地震预警系统和纵波传感器探测地震波，判断隔震系统是否需要激活，若需要激活，则打开电磁阀，启动压缩机，向空气支座输送压缩空气，此时被隔震结构通过空气支座实现水平与竖向隔震。申请号201410301724.x的专利提供一种用于文物和展柜隔震的液囊型隔震器，通过注油孔灌入硅油，具有水平与竖向隔震功能。
4.基于已有技术，我们提出在竖向隔震器中加入重力平衡机构，组成一种动力平衡型竖向隔震器，具有以下特点：(1)在地震作用下，装置产生向上的动力大小不变；(2)竖向隔震功能由刚度调节弹簧提供；(3)纯机械构造，不需要供电，不使用电子元器件；(4)体积较小，用于设备或文物的竖向隔振。


技术实现要素：

5.本发明涉及一种动力平衡型竖向隔震器，主要解决竖向动力平衡的技术问题，具有良好的竖向隔震功能。
6.为实现上述目的，本发明的设计方案如下：
7.其部件包括滑块1、平衡弹簧2、质量块3、固定块4、转轴5、刚度调节弹簧6、水平导向杆7、竖杆8、隔震器顶板9、外壳10。连接方式为：外壳10内装有动力平衡系统，滑块1与质量块3上下相连，滑块1在下侧，质量块3在上侧，滑块1与平衡弹簧2的一端水平相连；滑块1套在水平导向杆7上，滑块1可沿水平导向杆7滑动；平衡弹簧2另一端与固定块4相连，滑块1、质量块3沿水平导向杆7滑动时平衡弹簧2形变量发生改变；水平导向杆7一端有转轴5，转轴5与固定块4相连，固定块4与外壳10相连。滑块1、平衡弹簧2、质量块3、固定块4、转轴5、水平导向杆7组成一个动力平衡系统，两个动力平衡系统以固定块4为中心对称布置，且共用
一个固定块4。水平导向杆7另一端上方与竖杆8下端相连，下方与刚度调节弹簧6上端相连；刚度调节弹簧6下端与外壳10相连；竖杆8上端与隔震器顶板9相连。竖杆8上端有滚轮，嵌在隔震器顶板9下表面的轨道里，隔震器顶板9上放置被隔震物体，刚度调节弹簧6、竖杆8、隔震器顶板9、外壳10组成竖向隔震系统。
8.固定块4、隔震器顶板9、外壳10数量均为一个，固定块4固定于外壳10内部中心。
9.滑块1、固定块4、隔震器顶板9、外壳10的形状为长方体、正方体或圆柱；竖杆8形状为长方体或圆柱。
10.制作各部件所用的材料为不锈钢或铝合金等。
附图说明：
11.图1一种动力平衡型竖向隔震器的平面图
12.图2一种动力平衡型竖向隔震器内部俯视示意图
13.图中：滑块1、平衡弹簧2、质量块3、固定块4、转轴5、刚度调节弹簧6、水平导向杆7、竖杆8、隔震器顶板9、外壳10。
具体实施方式：
14.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步说明。
15.图1为一种动力平衡型竖向隔震器的平面图，图2为一种动力平衡型竖向隔震器内部俯视示意图。
16.当地震力向上时，刚度调节弹簧6被压缩，刚度调节弹簧6向上的力增大，同时滑块1与质量块3发生远离固定块4的运动，平衡弹簧2被拉伸产生拉力，此拉力存在竖直向上分量，促使刚度调节弹簧6的压缩程度减小，刚度调节弹簧6向上的力减小；同理，当地震力向下时，刚度调节弹簧6被拉伸，刚度调节弹簧6向下的力增大，同时滑块1与质量块3发生靠近固定块4的运动，平衡弹簧2被压缩产生压缩力，此压缩力存在竖直向下分量，促使刚度调节弹簧6的拉伸程度减小，刚度调节弹簧6向下的力减小。从而使刚度调节弹簧6对竖杆8的力处于恒定状态，起到动力平衡与竖向隔震作用。
17.隔震频率计算与调整方法为：在平衡弹簧2将被隔震物体11的重力平衡后，设被隔震物体11的质量为m，将被隔震物体11视为单自由度体系，根据刚度调节弹簧6的刚度k，计算出隔震频率；调整方法为选择刚度不同的刚度调节弹簧6进行调整。
18.质量块3的作用为增大动力平衡力。


技术特征：
1.一种动力平衡型竖向隔震器，其特征在于：包括滑块(1)、平衡弹簧(2)、质量块(3)、固定块(4)、转轴(5)、刚度调节弹簧(6)、水平导向杆(7)、竖杆(8)、隔震器顶板(9)、外壳(10)；连接方式为：外壳(10)内装有动力平衡系统，滑块(1)与质量块(3)上下相连，滑块(1)在下侧，质量块(3)在上侧，滑块(1)与平衡弹簧(2)的一端水平相连；滑块(1)套在水平导向杆(7)上，滑块(1)可沿水平导向杆(7)滑动；平衡弹簧(2)另一端与固定块(4)相连，滑块(1)、质量块(3)沿水平导向杆(7)滑动时平衡弹簧(2)形变量发生改变；水平导向杆(7)一端有转轴(5)，转轴(5)与固定块(4)相连，固定块(4)与外壳(10)相连；滑块(1)、平衡弹簧(2)、质量块(3)、固定块(4)、转轴(5)、水平导向杆(7)组成一个动力平衡系统，两个动力平衡系统以固定块(4)为中心对称布置，且共用一个固定块(4)；水平导向杆(7)另一端上方与竖杆(8)下端相连，下方与刚度调节弹簧(6)上端相连；刚度调节弹簧(6)下端与外壳(10)相连；竖杆(8)上端与隔震器顶板(9)相连；竖杆(8)上端有滚轮，嵌在隔震器顶板(9)下表面的轨道里，隔震器顶板(9)上放置被隔震物体，刚度调节弹簧(6)、竖杆(8)、隔震器顶板(9)、外壳(10)组成竖向隔震系统。2.根据权利要求1所述的一种动力平衡型竖向隔震器，其特征在于：固定块(4)、隔震器顶板(9)、外壳(10)数量均为一个，固定块(4)固定于外壳(10)内部中心。3.根据权利要求1所述的一种动力平衡型竖向隔震器，其特征在于：滑块(1)、固定块(4)、隔震器顶板(9)、外壳(10)的形状为长方体、正方体或圆柱；竖杆(8)形状为长方体或圆柱。4.根据权利要求1所述的一种动力平衡型竖向隔震器，其特征在于：制作各部件所用的材料为不锈钢或铝合金。

技术总结
一种动力平衡型竖向隔震器，属于结构振动控制领域。包括滑块、平衡弹簧、质量块、固定块、转轴、刚度调节弹簧等。当地震力向上时，刚度调节弹簧被压缩，刚度调节弹簧向上的力增大，同时滑块与质量块发生远离固定块的运动，平衡弹簧被拉伸产生拉力，此拉力存在竖直向上分量，促使刚度调节弹簧的压缩程度减小，刚度调节弹簧向上的力减小；同理，当地震力向下时，刚度调节弹簧被拉伸，刚度调节弹簧向下的力增大，同时滑块与质量块发生靠近固定块的运动，平衡弹簧被压缩产生压缩力，此压缩力存在竖直向下分量，促使刚度调节弹簧的拉伸程度减小，刚度调节弹簧向下的力减小。从而使刚度调节弹簧对竖杆的力处于恒定状态，起到动力平衡与竖向隔震作用。作用。作用。


技术研发人员：纪金豹 张伟祺 杨森 胡宗祥
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2021.12.11
技术公布日：2022/4/12