[发明专利]变摩擦滚轮式文物三维隔震装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种文物保护装置，尤其涉及一种变摩擦滚轮式文物三维隔震装置。

背景技术

我国作为世界四大文明古国，上下五千年璀璨文明产生了大量宝贵的文物。为了满足人民日益增长的精神文化需求，我国的博物馆建设正在快速发展。截至2012年底，全国博物馆总数达3589家，并继续以每年100家的速度增长，到2020年博物馆展陈的珍贵文物总量将达到百万量级。同时，我国又是一个地震多发国家，地震分布广泛、强度大，且具有很强的随机性，博物馆浮放文物在遭遇地震时可能产生偏心转动、滑动、摇晃和倾覆而造成损坏。传统的抗震方法主要包括拉、压、卡、固、粘等，抗震效果一般，还存在损伤文物、影响外观的问题。目前国外博物馆已大量推广应用文物隔震装置来对浮放文物进行隔震保护，这些隔震装置均涉及一种弧面滑动摩擦体系FPS(Friction Pendulum System)，典型应用包括滚轮式、滚珠式、摩擦摆式等，但这些隔震装置还存在一些缺陷，如滚轮式隔震装置的正交滑轨存在水平解耦问题，滚珠式隔震装置存在复位和限位保护问题。目前国内外博物馆应用较多的文物隔震装置仅具有水平二维隔震能力，然而越来越多的地震记录表明，竖向地震作用不容忽视，竖向地震动能量已可达到水平向地震动能量的2/3，有时还会超过水平地震作用；且部分水平二维隔震装置还具有水平解耦、自复位和限位保护等问题；同时，少数的三维隔震装置中的竖向隔震结构采用弹簧套筒形式，这一类结构在水平地震作用下稳定性并不好，且竖向隔震性能一般。因此，开发具有三维隔震能力、一定水平解耦能力、自复位功能、限位保护功能、摩擦耗能、良好稳定性和良好隔震性能的三维隔震装置是很有意义和应用前景的。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种变摩擦滚轮式文物三维隔震装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种变摩擦滚轮式文物三维隔震装置，包括展柜外缘、支撑梁和支撑板，所述支撑梁竖直设置在所述展柜外缘内，所述支撑板与所述支撑梁的上端固定连接，所述隔震装置还包括上层加筋板、中层加筋板、下层加筋板、隔震单元和弹簧滑块十字结构，所述上层加筋板、所述中层加筋板和所述下层加筋板从上至下依次层叠设置，多个所述隔震单元分别设置在所述上层加筋板与所述中层加筋板之间以及所述中层加筋板与所述下层加筋板之间，所述展柜外缘的下端与所述上层加筋板的上表面固定连接，所述支撑梁的下端通过所述弹簧滑块十字结构与所述展柜外缘固定连接。

优选地，所述上层加筋板与所述中层加筋板之间、所述中层加筋板与所述下层加筋板之间均设置有四个所述隔震单元，位于同一层的所述隔震单元呈“11”构型分布，位于不同层的所述隔震单元之间呈正交分布。

具体地，所述隔震单元包括变摩擦滚轮结构和三曲面滑轨结构，

所述变摩擦滚轮结构包括压缩弹簧、柱身球头摩擦件、两端中空轮轴、滚轮支座和滚轮，所述滚轮通过轴承与所述两端中空轮轴可转动连接，所述滚轮支座的下端与所述两端中空轮轴的两端固定连接，所述压缩弹簧和所述柱身球头摩擦件依次设置在所述两端中空轮轴两端的中空孔内，所述滚轮支座的上端与所述上层加筋板或所述中层加筋板的下表面固定连接；

所述三曲面滑轨结构包括三曲面滑轨和限位保护板，所述三曲面滑轨为长方体凹槽结构，所述三曲面滑轨的凹槽结构的底面和侧面均为曲面，所述限位保护板固定设置在所述三曲面滑轨的两端开口处，所述三曲面滑轨的底面与所述中层加筋板的上表面或所述下层加筋板的下表面固定连接；

所述变摩擦滚轮结构水平设置在所述三曲面滑轨结构内，所述变摩擦滚轮结构的两个所述柱身球头摩擦件的球头部分与所述三曲面滑轨的两个侧面接触，所述滚轮与所述三曲面滑轨的底面接触。

优选地，所述压缩弹簧的外径小于所述两端中空轮轴的中空孔的直径，所述柱身球头摩擦件的柱身部分的直径小于所述压缩弹簧的内径，所述柱身球头摩擦件的球头部分的直径大于所述压缩弹簧的外径，所述柱身球头摩擦件的柱身部分与所述两端中空轮轴的中空孔的底部之间设置有间隙，所述柱身球头摩擦件的位于所述中空孔外的长度小于其位于所述中空孔内的长度。

具体地，所述三曲面滑轨的侧面和底面的曲率中心均朝向所述三曲面滑杆的内部。

具体地，所述三曲面滑轨结构还包括缓冲块和防倾覆板，所述缓冲块粘贴在所述限位保护板的内侧面，所述防倾覆板设置在所述三曲面滑轨的上端两侧，且两侧的所述防倾覆板之间设置有所述滚轮支座穿过的通槽。