本实用新型属于机械振动领域，特别涉及一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构。
背景技术：
目前，针对文物陈列、物品展览、易碎品摆放、工业设备安置等振动控制工程中的易受地震或其他振动作用导致物品易倾倒损坏等问题，大多数采用以下几种方式：1)采用大块混凝土作为基础；2)采用轻质的陈列柜，将易损品固定在陈列柜中；3)采用二维减振(震)承台板结构；4)采用竖向支撑式减振器。这些设计方案在实际强振(震)作用下对陈列物品起到的保护作用十分有限。这些方案具有以下缺陷：1)刚性体无减振作用。大块式混凝土基础在强振(震)作用下，由于刚度大，中高频振动传递率较大，而且自身也较容易破碎；2)大幅中高频振动无法减振。轻质陈列柜将易损品固定在柜中，该方案对于小幅振动的低频荷载具有较好的作用，对于大幅中高频振(震)动也无法实现有效的减振，起到保护作用；3)无竖向减振功能。二维减振承台多为双向摩擦滑移式减振，其在一定程度上可以减小水平振动对陈列品的振动作用，但是在大幅三维振(震)动下，该方案也不能有效提供竖向减振功能；4)减振效能低。竖向支撑式减振器主要形式包括橡胶减振器、刚弹簧减振器和空气弹簧减振器。但是三种减振器主要提供的是竖向减振功能，水平向减振效果差；即便是合理设计钢弹簧减振器和空气弹簧减振器，可以降低其整体刚度， 但是由于两类弹簧有效变形的行程有限，也导致了目前该类减振器减振效能极低；5)无法有效进行三向减振。上述所有当前陈列产品类的减振方案都无法提供有效的三向减振，尤其是针对较大的破坏性工业振动和地震，减振的主要方式是耗能，这些产品无法提供高效的耗能机制，不能抵御强振和强震作用，不能有力的卸载强振(震)动产生的动能，不能再减振过程中提供高效的稳定性。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在针对文物陈列、物品展览、易碎品摆放、工业设备安置等振动控制工程中的易受地震或其他振动作用导致物品易倾倒损坏等问题，提供了一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构，包括：水平双向机械导轨减振承台结构、竖向承台板、主承载正向弹簧结构、多个辅助承载反向弹簧结构和机构基座，水平双向机械导轨减振承台结构安装至竖向承台板的上面，位于机构基座上的主承载正向弹簧结构和多个辅助承载反向弹簧结构安装至竖向承台板的下面，主承载正向弹簧结构位于竖向承台板下面的中间，及多个辅助承载反向弹簧结构围绕主承载正向弹簧结构均匀分布在主承载正向弹簧结构的周围。
根据上述一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构，进一步地，水平双向机械导轨减振承台结构包括：两层相互垂直的水 平X向承台板和水平Y向承台板，水平X向承台板下表面设置水平X向导轨扣件，水平X向导轨扣件可滑动连接至设置在Y向承台板的上表面的水平X向移动导轨，水平Y向承台板的下表面设置有水平Y向导轨扣件，水平Y向导轨扣件可滑动连接至设置在竖向承台板上表面的水平Y向移动导轨。
根据上述一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构，进一步地，主承载正向弹簧结构包括：主承载正向弹簧和主承载正向弹簧保护壳，主承载正向弹簧的上端头和下端头均设置有主承载正向弹簧保护壳并分别固定至竖向承台板的下面和机构基座的上面。
根据上述一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构，进一步地，多个辅助承载反向弹簧结构中的每个包括：竖向刚性推子、反向弹簧腔体和多个内置反向弹簧，竖向刚性推子的上端固定至竖向承台板，反向弹簧腔体的下端固定至机构基座上，竖向刚性推子的下端穿过反向弹簧腔体的上端并位于反向弹簧腔体内，多个内置反向弹簧位于反向弹簧腔体内，及多个内置反向弹簧的两端分别连接至反向弹簧腔体的上端和竖向刚性推子的下端。
根据上述一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构，进一步地，竖向刚性推子外侧设置有导轨及反向弹簧腔体上端与导轨接触的位置设置有导轨扣件，导轨扣件可滑动安装至导轨上。
根据上述一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构，进一步地，竖向承台板为正方形，边长为600mm，厚度为20mm。
有益效果
本实用新型提供的一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构有益效果：
1)实用新型公开了一种由水平向双层滑轨及导轨扣件组成的承台板结构和竖直向内外环套筒内置钢弹簧支撑结构组成的具有三向减振功能的系统。该系统水平向减振方案由双层承台板沿滑轨双向滑动实现振动位移耗能，竖直向减振方案由套筒内置钢弹簧自由伸缩实现位移耗能，具有三向大行程、高耗能减振功能。
2)主承载正向弹簧结构，包括主承载正向弹簧和主承载正向弹簧保护壳。该结构对竖向承台板及上部所有结构及装置的质量进行主要承载，为了保证稳定性，该主承载正向弹簧环形截面较大，上下端头设置有主承载正向弹簧保护壳结构。当强振(震)动作用在系统上时，该主承载正向弹簧通过上下伸缩变形，和反向弹簧共同产生大行程位移，大幅消耗振(震)动能量，从而起到减振(震)作用。
3)多个辅助承载反向弹簧结构，其中每个包括每个竖向刚性推子、反向弹簧腔体和多个内置反向弹簧。有该部分结构构成的反向弹簧作用系统有效地提供了一种当竖向承台板下移时，反向弹簧受拉的状态，而正向弹簧在受压的状态。当强振(震)动作用在系统上时，该反向弹簧通过上下伸缩变形，和正向弹簧共同产生大行程位移，大幅消耗振(震)动能量，从而起到减振(震)作用。该结构一定程度上增加了系统的竖向变形刚度，但是却极小地改变弹簧原来的自由伸缩的极限，即提供了大行程的功能。
4)竖向减振装置导轨限位功能。为了保障竖向刚性推子结构上下位移时能不发生侧偏，导致竖向振动产生弯曲或扭转分量，本实用新型中在竖向刚性推子外侧设计有外导轨及反向弹簧腔体端部设有导轨扣件，通过导轨连接，使得反向弹簧发生伸缩时，竖向刚性推子一直处于竖直方向，侧向受到导轨的约束，同时并不会在滑动过程中产生摩擦力，从而保障了竖向刚性推子运动为理想的竖直向运动，为系统了较高的竖向运动稳定性。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述技术方案和其他特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本实用新型实施例中公开的一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构的结构示意图；
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：
图1是本实用新型实施例中公开的一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构的结构示意图；如图1所示，本实用新型提供了一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构，包括：水平双向机械导轨减振承台结构、竖向承台板07、主承载正向弹簧结构、多个辅助承载反向弹簧结构和机构基座13，水平双向机械导轨 减振承台结构安装至竖向承台板07的上面，位于机构基座13上的主承载正向弹簧结构和多个辅助承载反向弹簧结构安装至竖向承台板07的下面，主承载正向弹簧结构位于竖向承台板下面07的中间，及多个辅助承载反向弹簧结构围绕主承载正向弹簧结构均匀分布在主承载正向弹簧结构的周围。
根据上述一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构，进一步地，水平双向机械导轨减振承台结构包括：两层相互垂直的水平X向承台板01和水平Y向承台板04，水平X向承台板01下表面设置水平X向导轨扣件02，水平X向导轨扣件02可滑动连接至设置在所述Y向承台板04的上表面的水平X向移动导轨03，可以实现水平X项承台板01可通过水平X向移动导轨03在X向自由滑移，最大X向行程为20cm。水平Y向承台板04的下表面设置有水平Y向导轨扣件05，水平Y向导轨扣件05可滑动连接至设置在竖向承台板07上表面的水平Y向移动导轨06，可实现水平Y向承台板04通过水平Y向移动导轨06在Y向自由滑移，最大行程为20cm。
根据上述一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构，进一步地，主承载正向弹簧结构包括：主承载正向弹簧14和主承载正向弹簧保护壳15，主承载正向弹簧14的上端头和下端头均设置有主承载正向弹簧保护壳15并分别固定至竖向承台板07的下面和机构基座13的上面。
根据上述一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构，进一步地，多个辅助承载反向弹簧结构中的每个包括：竖向刚性推子 08、反向弹簧腔体11和多个内置反向弹簧12，竖向刚性推子08的上端固定至竖向承台板07，反向弹簧腔体11的下端固定至机构基座13上，竖向刚性推子08的下端穿过反向弹簧腔体11的上端并位于反向弹簧腔体11内，多个内置反向弹簧12位于反向弹簧腔体11内，及多个内置反向弹簧12的两端分别连接至反向弹簧腔体11的上端和竖向刚性推子08的下端。
根据上述一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构，进一步地，竖向刚性推子08外侧设置有导轨09及反向弹簧腔体11上端与导轨09接触的位置设置有导轨扣件10，导轨扣件10可滑动安装至导轨09上。
根据上述一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构，进一步地，竖向承台板07为正方形，边长为600mm，厚度为20mm。
水平X向承台板01和水平Y向承台板04均为正方形，边长为400mm，厚度20mm，其中，水平X向承台板01主要功能为上部承载被陈列物品。
其中，竖向刚性推子08主体为方管结构，上端部卡扣在竖向承台板07下预埋件中，下端部为一刚性厚板结构，板厚30mm。其中，主体管内径60mm，壁厚5mm。主要功能为当竖向承台板07上下移动时，直接与内置反向弹簧12作用，形成受拉或受压的反向作用力，同时可为系统增大竖向变形刚度。
其中，反向弹簧腔体11主要为内置反向弹簧12提供一个保护壳，并为反向弹簧腔体11端头导轨扣件10提供一个安装基础。主要功能 为保护内置反向弹簧12。
本结构基于内置反向弹簧12和竖向刚性推子08相互作用，主承载正向弹簧14和竖向承台板07相互作用，构成了竖向大行程、内增刚度减振系统，并结合水平双向机械导轨减振承台结构，设计了一种三向大行程内增刚度正反向钢弹簧组合减振结构。该结构通过主承载正向弹簧14和竖向承台板07作用，以及内置反向弹簧12和竖向刚性推子08作用，使整个系统竖向振动过程中，两类正反向弹簧的受力状态相反，即主承载正向弹簧14受压则内置反向弹簧12受拉，主承载正向弹簧14受拉则内置反向弹簧12受压。这种正反向弹簧减振系统有效地提高了本发明结构的整体竖向弹簧刚度，但同时也有效增大了竖向伸缩行程，大幅提高了强振(震)作用下该系统的耗能性能。同时研制了刚性推子外壁竖向导轨和反向弹簧腔体导轨扣件，有效实现刚性推子和反向弹簧间单自由度滑移侧向约束功能，防止系统竖向滑移时侧向变形产生摩擦阻力。通过综合利用正反向竖向减振(震)弹簧和上部两级承台之间采用导轨连接的技术，使该结构具备三向减振(震)功能。
该结构目前用于文物陈列等易损品陈放支撑结构，主要目的是抵御外界环境强振(震)作用下对易损品造成倾覆破坏，其功能为大行程、内增刚度、高耗能振动控制。由于该装置在三向抵御强振(震)作用时，需要具备竖向大行程、高阻尼、高稳定性、运动部件整体高刚性等要求，因此在整体承载配置上设计一个刚度较大的正向弹簧作为主承载结构，但是该弹簧在竖向承载受压后变形，弹簧的有效拉压 对称行程大幅减小，无法实现大行程功能，因此还采用一种刚性推子和反向弹簧相互作用结构，并辅助在二者之间增设导轨和导轨扣件，形成一个刚性推子结构、反向弹簧腔体和内置反向弹簧的竖向反向弹簧支撑结构。通过正反向弹簧的组合作用实现了系统竖向低刚度、大行程、高阻尼特性的减振功能。该套系统可以有效地实现三向，即两个水平向和一个竖直向的振动控制，而且具有低刚度、高阻尼、大行程、低损耗、高稳定性的特征。该套系统在实现过程中工艺流程极为简单，无需较多的拆卸安装，仅需要将结构部件加工成为标准件，通过螺栓连接，现场拼装使用即可。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。