本發(fā)明涉及一種隔震裝置，尤其是涉及一種適于小載荷電氣設(shè)備的隔震裝置。

背景技術(shù)：

我國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家，強(qiáng)烈地震會(huì)對(duì)變電站內(nèi)電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，而變電站內(nèi)電氣設(shè)備一經(jīng)損壞會(huì)給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)嚴(yán)重的損失，因此有必要加強(qiáng)變電站內(nèi)電氣設(shè)備的抗震減震研究?；A(chǔ)隔震技術(shù)是提高結(jié)構(gòu)或設(shè)備抗震能力的有限途徑之一，隔震技術(shù)從根本上改變了傳統(tǒng)的單純依靠增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行“硬抗”的抗震方法，通過(guò)顯著降低結(jié)構(gòu)的基頻來(lái)避開(kāi)地震波的高能頻帶，從而將部分地震能量“阻隔”，減小了輸入到結(jié)構(gòu)的地震能量。并且，隔震裝置先于上部結(jié)構(gòu)進(jìn)入到塑型階段，地震能量主要由隔震層的塑性變形和阻尼來(lái)消耗，因此，上部結(jié)構(gòu)可基本保持彈性而不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的破壞。

隔震裝置已應(yīng)用于橋梁、建筑等大型結(jié)構(gòu)上，并且在地震作用下發(fā)揮了重大作用。而目前對(duì)于變電站內(nèi)小載荷的電氣設(shè)備并沒(méi)有這方面的隔震應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適于小載荷電氣設(shè)備的隔震裝置，通過(guò)將變電站內(nèi)的電氣設(shè)備通過(guò)底部鋼梁與隔震裝置連接在一起，從而形成一個(gè)隔震系統(tǒng)，從而減輕地震對(duì)變電站電氣設(shè)備所造成的破壞。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種適于小載荷電氣設(shè)備的隔震裝置，包括上支座板、下支座板和滑塊，所述的滑塊設(shè)置在上支座板與下支座板之間，所述的上支座板頂部與電氣設(shè)備連接，底部具有滑塊容腔，所述的下支座板底部與地面連接，頂部具有球面形的滑塊滑面。

所述的滑塊上部分與滑塊容腔接觸的表面曲率相同，滑塊底部與滑塊滑面接觸的表面曲率相同。

所述的滑塊底部曲率半徑大于上部分的曲率半徑。

所述的滑塊容腔表面和滑塊滑面帶有特氟龍涂層。

所述的隔震裝置的自振周期其中，dd為設(shè)計(jì)位移，即滑塊初始位置到下支座板端部限位結(jié)構(gòu)的水平距離，μ為滑塊底部與滑塊滑面接觸表面的摩擦系數(shù)，r為底部與滑塊滑面接觸表面的曲率半徑，g為重力加速度，t取值范圍為電氣設(shè)備自振周期的2～3倍。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，無(wú)須阻尼向心結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)自復(fù)位。

(2)滑塊上部分與滑塊容腔接觸的表面、滑塊底部與滑塊滑面接觸的表面具有相同的曲率半徑，可與滑動(dòng)面完全貼合，并使上支座板在支座滑動(dòng)時(shí)始終保持水平，保證電氣設(shè)備的水平，減輕地震對(duì)變電站電氣設(shè)備所造成的破壞。

(3)滑塊底部曲率半徑大于上部分的曲率半徑，可以保證上支座板在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持穩(wěn)定，同時(shí)滑動(dòng)位移不會(huì)太大，上部結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中也不會(huì)被迫抬高太多。

(4)滑塊容腔表面和滑塊滑面帶有特氟龍涂層，厚度為15～25um，可在滑動(dòng)過(guò)程中消耗能量，減小振幅。

(5)隔震裝置的自振周期與上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量無(wú)關(guān)，因此具有良好的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)施例隔震裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)施例隔震裝置受力分析圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例

如圖1所示，一種適于小載荷電氣設(shè)備的隔震裝置，包括上支座板1、下支座板2和滑塊3，滑塊3設(shè)置在上支座板1與下支座板2之間，上支座板1頂部與電氣設(shè)備固定連接，底部具有滑塊容腔，下支座板2底部與地面固定連接，頂部具有球面形的滑塊滑面。嵌在滑塊容腔中的鉸接滑塊3與滑塊滑面具有相同的曲率半徑，可與滑塊滑面完全貼合，并使上支座板1在滑動(dòng)時(shí)始終保持水平，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用聚四氟乙烯(特氟龍)作為低摩擦材料，厚度為20μm，可在滑動(dòng)過(guò)程中消耗能量。當(dāng)滑動(dòng)面受到的地震作用超過(guò)靜摩擦力時(shí)，地面水平運(yùn)動(dòng)會(huì)促使滑塊在其圓弧面內(nèi)滑動(dòng)，從而迫使上部結(jié)構(gòu)輕微抬高，發(fā)生單擺運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

隔震系統(tǒng)在滑動(dòng)狀態(tài)的受力可簡(jiǎn)化為如圖2所示的一個(gè)沿圓弧滑動(dòng)的滑塊，其中滑道半徑及滑塊底部圓弧面半徑均為r，滑塊質(zhì)量為m滑塊與圓弧面的摩擦系數(shù)為μ，滑塊相對(duì)于豎向?qū)ΨQ軸運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角為θ?；瑝K受到上部結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的豎向力為w及水平作用力為f，球面切線方向摩擦力f和法向方向反力n。力和位移的正方向如圖中坐標(biāo)系所示。符號(hào)系數(shù)為：

由滑塊的受力平衡，對(duì)o點(diǎn)取矩，∑mo＝0，即

frcosθ-wd-fr＝0

于是，隔震支座的水平力f可表示成“恢復(fù)力”和“摩擦力”之和，即

當(dāng)θ很小時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為：

由上式可知，隔震支座的剛度為

kfps＝w/r

等效剛度為

假設(shè)隔震結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)的剛度為ks，串聯(lián)了隔震支座的等效剛度keff后，隔震系統(tǒng)的等效剛度為

對(duì)于隔震結(jié)構(gòu)，一般ks遠(yuǎn)大于keff，ke≈keff。因此，隔震結(jié)構(gòu)的等效自振周期為

上式說(shuō)明，隔震結(jié)構(gòu)的自振周期僅與滑動(dòng)面球面半徑r、摩擦系數(shù)μ和支座設(shè)計(jì)位移dd有關(guān)，而與上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量無(wú)關(guān)，因此具有良好的穩(wěn)定性。若從最大控制殘余位移方面考慮，必有μr＝dd，于是上式可簡(jiǎn)化為

設(shè)計(jì)隔震支座時(shí)主要設(shè)計(jì)滑塊的曲率半徑以及摩擦系數(shù)，通過(guò)滑塊的曲率半徑可以得知隔震支座的周期。在已知上部結(jié)構(gòu)周期的情況下，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)曲率半徑使隔震支座的固有頻率避開(kāi)結(jié)構(gòu)的固有頻率，從而可以避免共振。

對(duì)于變電站內(nèi)小荷載的高壓電氣設(shè)備，比如隔離開(kāi)關(guān)、避雷器、電壓互感器、電流互感器等，可以根據(jù)具體情況在設(shè)備底部布置不同數(shù)目的隔震支座用于隔震。

變電站內(nèi)電氣設(shè)備都比較輕，重量較小，并且重心較高，極易發(fā)生傾覆，通過(guò)整體連梁將電氣設(shè)備連接起來(lái)，使得整體重心下降，然后將已經(jīng)設(shè)計(jì)好的摩擦擺隔震支座合理布置于整體連梁下部，在遭遇地震時(shí)使其發(fā)揮其預(yù)期作用從而達(dá)到理想的隔震效果。