一种竖向隔震机构及应用其的三维隔震展柜的制作方法

1.本实用新型涉及隔震设备技术领域，特别是涉及一种竖向隔震机构及应用其的三维隔震展柜。


背景技术：

2.文物是我国历史文化的重要载体，文物安全是文化安全的重要组成部分，在我国地震灾害频发、威胁日益严重的大背景下，发展馆藏文物防震技术，对于保护文物安全，保障文化传承具有非常重要的现实意义，因此现有技术中已经开始将隔震技术应用于珍贵文物的防震保护，显著提高了文物的抗震性能。
3.但是目前的隔震装置大多为水平隔震，主要作用是防止文物倾覆，而文物受到的竖向震动冲击往往会造成陶瓷类、雕塑类文物的碰撞破坏，例如申请号为“201410624923.4”，名称为“一种滑移隔震台”的发明专利公开了一种隔震装置，利用滑移隔震台将水平冲击力转化为载物台往复运动的隔震原理，可实现隔震台在水平二维方向的隔震，但是其不能缓解物品受到竖向震动的影响。
4.申请号为“201920495832.3”，名称为“一种基于水平运动隔震的三维隔震装置”的实用新型专利公开了一种隔震装置，虽然可以实现x、y、z三个方向的隔震，但是其解决竖向震动问题时，采用的是通过三角形钢板与滑块之间的相互错动，将竖向运动转化为水平运动，其通过错动的方式实现装置间接隔离竖向振动，影响因素较多，竖向隔震效果较差。
5.因此人们亟需一种可应用于文物保护中，且竖向隔震效果好的竖向隔震机构。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种竖向隔震机构及应用其的三维隔震展柜，以解决上述现有技术存在的问题，通过设置交叉转动连接的第一连杆以及第二连杆，并在两者的相邻端部间设置第一弹簧，当产生竖向震动时，多个弹簧共同配合实现隔震效果，提高了装置的竖向隔震能力。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种竖向隔震机构，包括第一底座、用于放置物品的支撑座以及若干个竖向隔震弹性件，若干个所述竖向隔震弹性件均匀设置在所述第一底座与支撑座之间，所述竖向隔震弹性件包括第一连杆、第二连杆以及第一弹簧，所述第一连杆与所述第二连杆交叉转动连接，且交叉点设置有用于限制所述交叉点仅能垂直运动的限位结构，所述第一连杆以及所述第二连杆的上端部均与所述支撑座的下表面抵接，下端部均与所述第一底座的上表面抵接，所述第一连杆与所述第二连杆的相邻端部间均设置有所述第一弹簧。
8.优选地，所述第一连杆与所述第二连杆通过高强螺栓连接，所述限位结构为限位钢板，所述限位钢板竖向设置在所述第一底座上，且位于所述第一连杆与所述第二连杆之间，所述限位钢板的中部开设有竖向槽，所述竖向槽的尺寸与高强螺栓相匹配，所述支撑座对应所述限位钢板的位置设置有供所述限位钢板插入的预留孔。
9.优选地，所述限位钢板与所述第一连杆以及所述第二连杆之间均设置有用于形成摩擦阻尼的第一摩擦片。
10.优选地，所述第一连杆以及所述第二连杆的两端均设置有滚轮，所述第一底座上表面与所述支撑座下表面均具有供所述滚轮运动的第一导向槽。
11.本实用新型还提供一种应用上述竖向隔震机构的三维隔震展柜，包括所述竖向隔震机构以及从上到下依次设置在所述竖向隔震机构下方的若干个水平隔震机构，若干个所述水平隔震机构中，相邻所述水平隔震机构的隔震方向的夹角相同。
12.优选地，所述水平隔震机构包括第二底座以及若干个水平隔震弹性件，若干个所述水平隔震弹性件均匀设置在所述第二底座与上方底座之间，所述水平隔震弹性件包括两个交叉设置的第二弹簧，两个所述第二弹簧所在平面垂直于所述第二底座，且与所述水平隔震机构的隔震方向平行。
13.优选地，所述第二底座的边沿竖向设置有用与保护内部结构的防护板。
14.优选地，所述水平隔震机构还包括摩擦阻尼器，所述摩擦阻尼器包括上支座、第二摩擦片、摩擦钢板以及下支座，所述摩擦钢板的两端通过所述下支座设置在所述第二底座上，且所述摩擦钢板的摩擦面与两个所述第二弹簧所在平面平行，所述摩擦钢板的摩擦面上开设有横向槽孔，所述上支座的固定端与上方底座连接，连接端延伸至所述横向槽孔处，所述第二摩擦片通过高强螺栓设置在所述摩擦钢板与所述上支座的连接端之间，所述横向槽孔的尺寸与高强螺栓相匹配。
15.优选地，所述水平隔震机构还包括导向轮，所述导向轮一端通过固定座固定在上方底座上，另一端与所述第二底座接触连接，所述第二底座上设置有限制所述导向轮运动方向的第二导向槽。
16.优选地，所述三维隔震展柜还包括用于保护内部文物的透明罩体，所述透明罩体扣合在所述第一底座上，且所述支撑座的周向均匀设置有若干个用于提高所述透明罩体安装拆卸便捷性的滑动轮，所述滑动轮与所述透明罩体的内壁面接触连接。
17.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
18.1、本实用新型中设置第一连杆以及第二连杆，并在两个连杆的相邻端部间设置第一弹簧，且第一连杆以及第二连杆的上端部均与支撑座的下表面抵接，下端部均与第一底座的上表面抵接，当第一底座受震动影响上下运动时，会反馈给竖向的第一弹簧，使其压缩或伸长，同时由于第一连杆以及第二连杆的联动作用，当竖向的第一弹簧压缩或伸长时，横向的第一弹簧伸长或压缩，通过调整横向第一弹簧以及竖向第一弹簧的刚度参数，可以保证支撑座竖向隔震周期避开地震动的卓越频段，大大减小支撑座承受的竖向地震作用，提高了整体装置的隔震能力，进而保护支撑座上物品不受损坏，无论是横向的第一弹簧以及竖向的第一弹簧在形变过程中均会直接储存震动的能量，并在震动消失后释放该能量使整体装置复位，因此，支撑座在地震时承受的震动影响很小，震动后能够恢复初始位置，即利用多弹簧以及连杆的配合，提高了装置抗竖向震动的能力。
19.2、本实用新型中第一摩擦片配合第一连杆、第二连杆以及限位钢板形成摩擦阻尼结构，可通过调控高强螺栓的拧进力调节第一摩擦片与限位钢板间摩擦力的大小，在第一连杆以及第二连杆运动过程中，第一摩擦片所产生的摩擦会消耗震动的能量，进一步提高整体装置抗竖向震动的能力。
20.3、本实用新型中滚轮的设置减少了第一连杆以及第二连杆与支撑座或第一底座间的接触面积，确保第一连杆以及第二连杆能够在支撑座与第一底座之间顺畅的运动，避免在第一连杆以及第二连杆运动过程中出现卡死的情况，进而导致隔震失效的问题。
21.4、本实用新型中的三维隔震展柜能够从x向、y向以及z向对文物进行隔震，实现了全方位的隔震，大大提高了对文物的保护效果。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型竖向隔震机构的结构示意图；
24.图2为本实用新型三维隔震展柜的结构示意图；
25.图3为本实用新型最底部水平隔震机构内导向轮的结构示意图；
26.图4为本实用新型最底部水平隔震机构内水平隔震弹性件的结构示意图；
27.图5为本实用新型最底部水平隔震机构内摩擦阻尼器的结构示意图；
28.其中，1、第一底座；2、支撑座；3、第一连杆；4、第二连杆；5、第一弹簧；6、限位钢板；7、竖向槽；8、预留孔；9、第一摩擦片；10、滚轮；11、第一导向槽；12、第二底座；13、第二弹簧；14、防护板；15、摩擦阻尼器；16、上支座；17、第二摩擦片；18、下支座；19、横向槽孔；20、导向轮；21、第二导向槽；22、透明罩体；23、滑动轮；24、文物。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.本实用新型的目的是提供一种竖向隔震机构及应用其的三维隔震展柜，以解决现有技术存在的问题，通过设置交叉转动连接的第一连杆以及第二连杆，并在两者的相邻端部间设置第一弹簧，当产生竖向震动时，多个弹簧共同配合实现隔震效果，提高了装置的竖向隔震能力。
31.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
32.请参考如图1～5所示，提供一种竖向隔震机构，包括第一底座1、用于放置物品的支撑座2以及若干个竖向隔震弹性件，第一底座1以及支撑座2均可为板状结构或块状结构，支撑座2的上表面可根据所承载物品的形状做出适应性改变，例如物品为球形时，支撑座2的上表面为内凹弧形结构，若干个竖向隔震弹性件均匀设置在第一底座1与支撑座2之间，当然也可以采用中间多两边少的非均匀的设置方式，旨在能从多方位实现隔震，竖向隔震弹性件包括第一连杆3、第二连杆4以及第一弹簧5，第一连杆3与第二连杆4交叉转动连接，连接方式为螺栓连接，且交叉点设置有用于限制交叉点仅能垂直运动的限位结构，具体限
位原理为通过限制螺栓的运动路径限制交叉点的运动路径，限位结构可采用两侧限位件限位的方式，或者单一限位件中间开设限位槽孔的方式，对第一连杆3以及第二连杆4交叉点的运动进行导向的同时，防止整体竖向隔震弹性件从侧方脱出第一底座1与支撑座2之间，第一连杆3以及第二连杆4的上端部均与支撑座2的下表面抵接，下端部均与第一底座1的上表面抵接，第一连杆3与第二连杆4的相邻端部间均设置有第一弹簧5，受到上方支撑座2以及物品的重力影响，初始状态下，四个第一弹簧5中的两个竖向的第一弹簧5处于压缩状态，两个横向的第一弹簧5处于拉伸状态，当第一底座1 受震动影响上下运动时，会反馈给竖向的第一弹簧5，使其压缩或伸长，同时由于第一连杆3以及第二连杆4的联动作用，当竖向的第一弹簧5压缩或伸长时，横向的第一弹簧5伸长或压缩，通过调整横向第一弹簧5以及竖向第一弹簧5的刚度参数，可以保证支撑座2竖向隔震周期避开地震动的卓越频段，大大减小支撑座2承受的竖向地震作用，提高了整体装置的隔震能力，进而保护支撑座2上物品不受损坏，无论是横向的第一弹簧5以及竖向的第一弹簧5 在形变过程中均会直接储存震动的能量，并在震动消失后释放该能量使整体装置复位，因此，支撑座2在地震时承受的震动影响很小，震动后能够恢复初始位置，即利用多弹簧以及连杆的配合，提高了装置抗竖向震动的能力。
33.为了保证第一连杆3与第二连杆4连接处的连接强度，第一连杆3与第二连杆4通过高强螺栓连接，当采用单一限位件中间开设限位槽孔的方式时，限位结构为限位钢板6，限位钢板6竖向设置在第一底座1上，且位于第一连杆 3与第二连杆4之间，限位钢板6的中部开设有竖向槽7，竖向槽7的尺寸与高强螺栓相匹配，支撑座2对应限位钢板6的位置设置有供限位钢板6插入的预留孔8；当采用两侧限位件限位的方式时，限位结构为两根限位杆，限位杆竖向设置在第一底座1上，且两个限位杆所在平面位于第一连杆3与第二连杆 4之间，两个限位杆之间为条形限位区间，条形限位区间的尺寸与高强螺栓相匹配，支撑座2对应限位杆的位置设置有供限位杆插入的预留孔8。
34.限位钢板6或限位杆与第一连杆3以及第二连杆4之间均设置有用于形成摩擦阻尼的第一摩擦片9，限位杆靠近第一连杆3以及第二连杆4的一面为平面结构，第一摩擦片9配合第一连杆3、第二连杆4以及限位钢板6或限位杆形成摩擦阻尼结构，可通过调控高强螺栓的拧进力调节第一摩擦片9与限位钢板6或限位杆间摩擦力的大小，在第一连杆3以及第二连杆4运动过程中，第一摩擦片9所产生的摩擦会消耗震动的能量，进一步提高整体装置抗竖向震动的能力。
35.第一连杆3以及第二连杆4的两端均设置有滚轮10，滚轮10的设置减少了第一连杆3以及第二连杆4与支撑座2或第一底座1间的接触面积，确保第一连杆3以及第二连杆4能够在支撑座2与第一底座1之间顺畅的运动，避免在第一连杆3以及第二连杆4运动过程中出现卡死的情况，进而导致隔震失效的问题，第一底座1上表面与支撑座2下表面均具有供滚轮10运动的第一导向槽11，为滚轮10的运动提供精确地导向，确保整体竖向隔震弹性件的精准运动。
36.为了保证第一弹簧5在受力压缩时，其轴线与受力方向平行，避免第一弹簧5与受力方向倾斜设置时出现的弹簧易弯曲的问题，可以设置第一连杆3 以及第二连杆4的连接处均为弧形结构(弧形开口尺寸要小于第一摩擦片9 的尺寸，确保第一摩擦片9被压在限位钢板6上)，连接后的第一连杆3以及第二连杆4的非弧形段位于同一平面上，或者设置第一
连杆3以及第二连杆4 的端部的相对面位于同一平面上，从第一弹簧5的端部中心处引出连接件，连接件可为第一弹簧5自身弯折后形成或者焊接的t形板(t形板的平板与第一弹簧5连接，中间延伸板与第一连杆3或第二连杆4连接)等，连接件与第一连杆3以及第二连杆4的端部的相对面连接，或者在第一连杆3以及第二连杆 4的端部设置延伸部，第一连杆3的延伸部与第二连杆4的延伸部相对设置，第一弹簧5设置在两个延伸部之间，或者其他可以实现第一弹簧5在受力压缩时，其轴线与受力方向平行的方式。
37.本实用新型还提供一种应用上述竖向隔震机构的三维隔震展柜，包括竖向隔震机构以及从上到下依次设置在竖向隔震机构下方的若干个水平隔震机构，若干个水平隔震机构中，相邻水平隔震机构的隔震方向的夹角相同，本实施例中选用两个水平隔震机构，分别对应x向和y向的隔震，配合竖向隔震机构，能够从x向、y向以及z向对文物24进行隔震，实现了全方位的隔震，大大提高了对文物24的保护效果。
38.本实施例中所采用的水平隔震机构包括第二底座12以及若干个水平隔震弹性件，若干个水平隔震弹性件均匀设置在第二底座12与上方底座(当水平隔震机构指代靠近第一底座1的一个水平隔震机构时，上方底座指代第一底座 1，当水平隔震机构指代从上数第二到第n个水平隔震机构时，上方底座指代与其相邻的、上方的水平隔震机构的第二底座12)之间，当然也可以采用中间多两边少的非均匀的设置方式，旨在能从多方位实现隔震，水平隔震弹性件包括两个交叉设置的第二弹簧13，为了避免第二弹簧13的松弛，两个第二弹簧13初始状态为预拉状态，交叉设置产生一定的竖向分力，承担一部分上部结构的倾覆荷载，两个第二弹簧13所在平面垂直于第二底座12，且与水平隔震机构的隔震方向平行，两个第二弹簧13的上端分别连接上方底座沿该水平隔震机构隔震方向的两端，下端分别连接第二底座12沿该水平隔震机构隔震方向的两端，当水平方向产生震动时，第二底座12会产生左右晃动，晃动过程中第二底座12会拉动其中一根第二弹簧13，使其伸长，而另一根第二弹簧 13则会受到第二底座12运动的影响而收缩，储存水平震动的能量，震动结束后，第二弹簧13将在无外力影响下，释放储存的能量使其快速的回复至初始状态。
39.为了提高对内部零件的保护能力，第二底座12的边沿竖向设置有用与保护内部结构的防护板14，防护板14的顶端略低于上方底座的下表面。
40.为了提高水平隔震机构的耗能能力，水平隔震机构还包括摩擦阻尼器15，摩擦阻尼器15包括上支座16、第二摩擦片17、摩擦钢板以及下支座18，摩擦钢板的两端通过下支座18设置在第二底座12上，且摩擦钢板的摩擦面与两个第二弹簧13所在平面平行，摩擦钢板的摩擦面上开设有横向槽孔19，上支座16的固定端与上方底座连接，连接端延伸至横向槽孔19处，第二摩擦片 17通过高强螺栓设置在摩擦钢板与上支座16的连接端之间，横向槽孔19的尺寸与高强螺栓相匹配，通过调节高强螺栓调节第二摩擦片17与摩擦钢板之间的摩擦力大小，也可以利用两个横向的摩擦杆替代摩擦钢板，两个摩擦杆之间的条形缝隙的尺寸与高强螺栓相匹配，第二底座12运动过程会带动摩擦钢板或摩擦杆运动，此时第一摩擦片9产生的摩擦，消耗震动的能量，进一步提高整体装置抗水平震动的能力。
41.摩擦阻尼器15设置有若干个，若干个摩擦阻尼器15均布在第二底座12 与上方底座之间。
42.水平隔震机构还包括导向轮20，导向轮20一端通过固定座固定在上方底座上，另一端与第二底座12接触连接，第二底座12上设置有限制导向轮20 运动方向的第二导向槽
21，导向轮20在第二导向槽21内运动，实现了对整体水平隔震机构的运动导向，且轮状结构能够有效减少导向时所产生的摩擦力，防止出现卡死的情况。
43.导向轮20可设置若干个，若干个导向轮20均布在第二底座12与上方底座之间。
44.为了更有效的保护文物24，三维隔震展柜还包括用于保护内部文物24的透明罩体22，透明罩体22扣合在第一底座1上，支撑座2的尺寸小于透明罩体22的截面尺寸，且支撑座2的周向均匀设置有若干个滑动轮23，滑动轮23 与透明罩体22的内壁面接触连接，安装时(向下插入)若干个滑动轮23会实现对透明罩体22的导向，而且拆卸时(向上拔出)又由于滑动轮23的滚动，摩擦力较小，可实现便捷拆卸，即通过若干个滑动轮23的设置，提高透明罩体22安装拆卸便捷性。
45.支撑座2的侧面可设置铭牌安装区，将带有文物24信息的铭牌安装在该区域，方便参观人员了解该文物24。
46.在实际使用过程中，将文物24放置在支撑座2上，并扣合透明罩体22，当震动产生时，会分解为不同方向的震动，其中z向的震动会传递至竖向隔震机构的第一底座1上，第一底座1受震动影响上下运动时，会反馈给竖向的第一弹簧5，使其压缩或伸长，同时由于第一连杆3以及第二连杆4的联动作用，当竖向的第一弹簧5压缩或伸长时，横向的第一弹簧5伸长或压缩，无论是横向的第一弹簧5以及竖向的第一弹簧5在形变过程中均会直接储存竖向震动的能量，并在震动消失后释放该能量使整体装置复位，而且第一连杆3以及第二连杆4运动过程中，第一摩擦片9所产生的摩擦也会消耗竖向震动的能量，其中x向以及y向的震动会传递到两个水平隔震机构的第二底座12上，第二底座12产生水平运动，带动水平隔震弹性件中的一个第二弹簧13伸长，另一个第二弹簧13压缩，第二弹簧13形变时会储存水平震动的能量，且第二底座 12的运动会带动摩擦钢板运动，摩擦钢板运动时会摩擦第二摩擦片17，摩擦的存在进一步消耗水平震动的能量，即通过竖向隔震机构以及水平隔震机构的配合实现了整体隔震，保证了文物24的稳定性。
47.根据实际需求而进行的适应性改变均在本实用新型的保护范围内。
48.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
49.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。