[发明专利]同心半球固定铰支座及其安装和载荷传递方法

权利要求书

1.一种同心半球固定铰支座，其特征在于：包括连接杆、凹构件、凸构件、抗拉构件、半球形聚四氟乙烯板a和球冠形聚四氟乙烯板b；

所述凸构件的底面为平面，带有向上隆起的半球形凸台，并在半球形凸台周边有水平向的凸缘，半球形凸台中心带有竖向通孔，半球形凸台内侧带有内腔，内腔顶面为内圆弧面，内圆弧面和半球形凸台的外圆弧面具有相同的圆心；所述凸构件的底部由封板封闭形成内腔；

凹构件的顶面为平面，凹构件带有朝下的半球形凹槽，凹构件的半球形凹槽罩在凸构件半球形凸台上，半球形凸台与半球形凹槽之间垫有半球形聚四氟乙烯板a；凹构件底部在半球形凹槽周边带有水平向的底边，凹构件的底边与凸构件的凸缘之间留有间距S1；

所述抗拉构件位于凸构件半球形凸台的内腔中，抗拉构件的上部为球冠，球冠与半球形凸台的内圆弧面之间垫有球冠形聚四氟乙烯板b；抗拉构件的下部为圆柱，抗拉构件的圆柱侧面与半球形凸台的内腔侧壁之间留有间距S3；

所述连接杆将凹构件和抗拉构件连接成整体，连接杆上部连接在凹构件的竖向中心轴处，连接杆中部穿过凸构件的半球形凸台中心的竖向通孔，连接杆与竖向通孔的孔壁之间有间距S2，连接杆下部连接在抗拉构件的竖向中心轴处；

所述半球形聚四氟乙烯板a和球冠形聚四氟乙烯板b具有相同的圆心c，所述圆心c位于凸构件底面中心处；

所述连接杆与凹构件、抗拉构件直接采用螺纹连接，或者连接杆与凹构件、抗拉构件为一体结构，或者采用焊接连接。

2.根据权利要求1所述的一种同心半球固定铰支座，其特征在于：所述凹构件的顶部横截面为矩形或圆形。

3.根据权利要求1所述的一种同心半球固定铰支座：其特征在于：所述封板与抗拉构件之间留有间距。

4.根据权利要求1所述的一种同心半球固定铰支座，其特征在于：所述连接杆、凹构件和抗拉构件为金属构件；所述凸构件为金属构件。

5.一种如权利要求1-4任意一项所述同心半球固定铰支座的安装方法，其特征在于安装步骤如下：

步骤1、将连接杆与抗拉构件相连；

步骤2、将抗拉构件和连接杆的组合置于凸构件的内腔中，并将连接杆穿过凸构件的竖向通孔；

步骤3、将凹构件与连接杆相连，由此连接杆、凹构件、抗拉构件连为整体；

步骤4、将封板与凸构件相连，封闭凸构件的内腔。

6.根据权利要求5所述的同心半球固定铰支座的安装方法，其特征在于：步骤4之后，在凹构件的底边与凸构件的凸缘之间缝隙处连接至少四个沿圆周分布的稳定片，以保证支座安装前构件的稳定，支座安装后切除稳定片。

7.一种如权利要求1-4任意一项所述同心半球固定铰支座的载荷传递方法，其特征在于：

所述支座受到Y向压力时，凹构件和凸构件有相向运动趋势，通过凹构件和凸构件之间的半球形聚四氟乙烯板a传递径向压力，此压力合力与外压力相同，凹构件和凸构件均处于受压状态，连接杆和抗拉构件处于零应力状态，由此达到限制Y向压力产生位移的目的；

所述支座受到Y向拉力时，连接杆、凹构件、凸构件、抗拉构件作为整体协同工作；此时，凹构件和凸构件有分离趋势，凹构件和凸构件之间的半球形聚四氟乙烯板a处于零应力状态，凹构件和抗拉构件通过连接杆连为整体，连接杆、凹构件、抗拉构件有相同的Y正向运动趋势；此时，连接杆处于拉应力状态，凸构件与抗拉构件有相向运动趋势，凸构件与抗拉构件之间的球冠形聚四氟乙烯板b传递径向压力，此压力合力与外拉力相同，由此达到限制Y向拉力产生位移的目的；

所述凸构件固定的情况下，当凹构件有X向正向运动趋势时，由凹构件和凸构件的接触面的形状特性得知，凹构件具有X向正向运动趋势的前提是凹构件具有W向正向运动趋势，W向介于X向与Y向之间，那么凹构件必然具有Y向正向运动趋势，而连接杆、凹构件、抗拉构件为整体工作，抗拉构件与凹构件具有相同Y向正向运动趋势，此时由于凸构件固定，凸构件和抗拉构件在Y向具有相向运动趋势，凸构件和抗拉构件之间的球冠形聚四氟乙烯板b传递径向压力，导致抗拉构件无法向Y正向运动，连接杆、凹构件、抗拉构件为整体工作，导致连接杆、凹构件无法向Y正向运动，导致凹构件无法向W正向运动，导致凹构件无法向X正向运动，由此达到限制X向位移的目的；

所述支座在转动状态下，该支座的半球形聚四氟乙烯板a和球冠形聚四氟乙烯板b具有相同圆心c，由聚四氟乙烯板a、b特性可知，聚四氟乙烯板只能传递径向压力，切向可滑动，且聚四氟乙烯板承受压力时依然可以切向滑动，因此该支座无论受压或受拉，连接杆、凹构件、抗拉构件的整体均可与凸构件绕圆心c呈反向自由转动状态,由此达到任何工况下该固定铰支座均可灵活转动的目的。