电致摩擦阻尼可变球型支座

本发明涉及一种球型支座，该球型支座的摩擦阻尼可借助于所加载电场的变化而变化。

背景技术：

1、桥梁支座分为板式橡胶支座、盆式橡胶支座、球型支座，球型支座是一种在盆式橡胶支座基础上发展起来的新型橡胶支座，在梁体和桥墩之间起到传递载荷、位移和适应梁体转动的作用。

2、球型支座的位移是通过平面不锈钢板与平面聚四氟乙烯滑板的相对滑移实现的，转动是通过曲面不锈钢板与球面聚四氟乙烯滑板的相对滑移实现。常规球型支座本身的结构可以满足一般工况的下的桥梁的位移和转动，但是桥梁支座在各种外部载荷作用下，尤其是在斜桥、坡桥和城市高架桥等场合，桥梁转动的角度往往超过常规球型支座的转动能力，特别是在多辆重载车同时连续进入城市高架桥时，此时梁体把巨大的载荷通过支座传给桥墩，多辆重载车同时单侧作用使得桥梁和支座发生较大的转动，转动超过设计的值则球型支座会发生倾覆，进而整个桥梁发生倾覆，严重影响人民的生命财产安全，比如无锡桥梁发生侧翻，主因即为支座本身的转动能力满足不了桥梁当时的大转角的要求，也就是说支座转动到最大角度，仍不能抵抗桥梁的单侧压力，最终导致梁体倾覆；列车紧急制动时，列车巨大的制动力通过桥梁传给桥墩，使得桥梁相对桥墩发生和列车运动方向相同的位移，当位移量超过设计最大位移量但桥梁还有和列车运动方向相同的位移动作时，球型支座因超位移量程而被剪切破坏。

3、同样地，当地震发生时，地震波通过桥墩传给球型支座，最终传给桥梁，当地震波能量足够大时，地震波引起的球型支座横桥向和纵桥向位移超过球型支座设计水平位移量时，也会造成梁体的倾覆。

4、通过特定的设计可以提高球型支座的抗载能力，尽管不能避免，但能够在一定范围内仍具有较好的支撑性能，从而降低桥梁倾覆的概率。

5、中国专利文献cn113089466a提出通过控制下曲面聚四氟乙烯板和下曲面钢板之间的电压来控制润滑液的粘度，属于基于电致摩擦阻尼可变的一种解决方案。目前需要较多考虑的是，所说的基于电流变或者电压变的润滑液的深度（通常用厚度表示），原因在于，电流变或者电压变润滑液本身并非是导体，而是需要借助于电场而使其性质发生改变，例如变得粘稠或者变成固态。在此情况下，所说的润滑液构成板间介质，在不考虑耦合的条件下，应尽量避免产生击穿或者直接导通。但当前主要依靠润滑液构成的润滑油膜实现绝缘，或者引入独立的绝缘层。在桥梁支座中引入绝缘层的难度相对较大，而影响所说的润滑液的厚度的设定，从而影响该类桥梁支座的应用前景。

技术实现思路

1、有鉴于此，作为电致摩擦阻尼可变的进一步研究，从扩展润滑液厚度的角度考虑，提出一种电致摩擦阻尼可变球型支座，用以减轻润滑液厚度受限的约束，从而提高该类球型支座的应用前景。

2、在本发明的实施例中，提供了一种电致摩擦阻尼可变球型支座，其基本结构包括：

3、下支座板；

4、上支座板，通过摩擦支撑总成安装在下支座板上；

5、其中，所述摩擦总成包括至少一个摩擦副，形成摩擦副的构件间相互绝缘，且形成同一摩擦副的位于下面的构件包括一支撑盘，该支撑盘的上表面沿周缘内侧开有环形的定位安装槽；

6、提供一安装定位于所述安装定位槽并高出支撑盘上表面的环形的支撑圈，以使所述支撑盘与另一构件间隔开，并提供第一支撑；

7、于位于支撑圈圈内的区域，提供若干绝缘支撑柱，以使所述支撑盘与另一构件间隔开，并提供第二支撑；

8、于支撑圈圈内剩余的区域内填充有电流变液体；

9、相应提供用于监测摩擦副位移的监测装置、接入所述监测装置的控制单元，以及连接至控制单元输出端子并能够致使电流变液体变性的驱动电路。

10、可选地，所述支撑盘为蜂窝铝盘，蜂窝所在的区域为定位安装槽所圈的区域；

11、相应地，所述绝缘支撑柱为与相应蜂窝孔槽过盈配合的柱状体，柱状体的上表面为支撑面或支撑摩擦面。

12、可选地，若所述柱状体只提供支撑面，则由工程塑料制作；

13、若所述柱状体提供支撑摩擦面，则由表面摩擦系数低于0.05的绝缘材质制作。

14、可选地，所述柱状体为聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯掺加增强纤维的模压成型物。

15、可选地，所述摩擦总成包括一球冠面位于下面的球冠衬板，所述球冠面与下支座板上形成的球窝间形成球面摩擦副；球冠衬板的上端面与上支座板间形成平面摩擦副；

16、相应于球面摩擦副，球冠面成型出球冠摩擦面或安装有球面不锈钢滑板，而球窝内则相应装有球冠面支撑盘，以及相适配的下绝缘支撑圈和下绝缘支撑柱；

17、相应于平面摩擦副，上支座板下表面安装有平面不锈钢滑板；所述上端面则相应固定有平面支撑盘，以及相适配的上绝缘支撑圈和上绝缘支撑柱；

18、相应地，平面不锈钢滑板、上绝缘支撑圈、上绝缘支撑柱和平面支撑盘确定出的第一空间，球面不锈钢滑板、球冠面支撑盘、下绝缘支撑圈和下绝缘支撑柱确定出第二空间，所述第一空间和第二空间用于容置电流变液体。

19、可选地，第一空间以平面不锈钢滑板的法向计厚度，第二空间以球冠衬板的径向计厚度，相应厚度为2.5~4mm。

20、可选地，所述监测装置包括用于监测平面摩擦副的位移传感器和用于监测球面摩擦副的角位移传感器。

21、可选地，下支座板上设有下密封圈，该下密封圈环绕所述球面摩擦副，且上端与球冠衬板动密封接合；

22、所述上端面设有上密封圈，该上密封圈环绕所述平面摩擦副，且上端与平面不锈钢滑板动密封接合。

23、可选地，于下支座板上设有防尘围板，该防尘围板向上延伸而与上支座板侧面贴合；

24、相应地，防尘围板为橡胶围板。

25、可选地，所述驱动电路配有电源总成；

26、所述电源总成为市供动力电单元或含有蓄电池的太阳能电池单元。

27、在本发明的实施例中，所具备的摩擦副借助于支撑圈确定出一个围堰，该支撑圈提供第一支撑和第一摩擦面，另在支撑圈内提供绝缘支撑柱，提供第二支撑和第二摩擦面，绝缘支撑柱不占据围堰内的全部空间，剩余空间填充电流变液体，显而易见的是，电流变液体的深度不受接触性摩擦的影响，而可以通过调整支撑圈和绝缘支撑柱的整体支撑高度，因此设计空间比较大，从而可以有更好的应用前景。

技术特征：

1.一种电致摩擦阻尼可变球型支座，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电致摩擦阻尼可变球型支座，其特征在于，所述支撑盘为蜂窝铝盘，蜂窝所在的区域为定位安装槽所圈的区域；

3.根据权利要求2所述的电致摩擦阻尼可变球型支座，其特征在于，若所述柱状体只提供支撑面，则由工程塑料制作；

4.根据权利要求3所述的电致摩擦阻尼可变球型支座，其特征在于，所述柱状体为聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯掺加增强纤维的模压成型物。

5.根据权利要求1所述的电致摩擦阻尼可变球型支座，其特征在于，所述摩擦总成包括一球冠面位于下面的球冠衬板，所述球冠面与下支座板上形成的球窝间形成球面摩擦副；球冠衬板的上端面与上支座板间形成平面摩擦副；

6.根据权利要求5所述的电致摩擦阻尼可变球型支座，其特征在于，第一空间以平面不锈钢滑板的法向计厚度，第二空间以球冠衬板的径向计厚度，相应厚度为2.5~4mm。

7.根据权利要求5所述的电致摩擦阻尼可变球型支座，其特征在于，所述监测装置包括用于监测平面摩擦副的位移传感器和用于监测球面摩擦副的角位移传感器。

8.根据权利要求5所述的电致摩擦阻尼可变球型支座，其特征在于，下支座板上设有下密封圈，该下密封圈环绕所述球面摩擦副，且上端与球冠衬板动密封接合；

9.根据权利要求8所述的电致摩擦阻尼可变球型支座，其特征在于，于下支座板上设有防尘围板，该防尘围板向上延伸而与上支座板侧面贴合；

10.根据权利要求1所述的电致摩擦阻尼可变球型支座，其特征在于，所述驱动电路配有电源总成；

技术总结
本发明公开了一种电致摩擦阻尼可变球型支座，其基本结构包括：下支座板；上支座板；其中所配摩擦副的构件间相互绝缘，且同一摩擦副包括一支撑盘；提供一安装定位于支撑盘上的安装定位槽并高出支撑盘上表面的环形的支撑圈；于位于支撑圈圈内的区域，提供若干绝缘支撑柱；于支撑圈圈内剩余的区域内填充有电流变液体；相应提供用于监测摩擦副位移的监测装置、接入所述监测装置的控制单元，以及连接至控制单元输出端子并能够致使电流变液体变性的驱动电路。基于本发明应用前景更好。

技术研发人员：王立虎,王守仁
受保护的技术使用者：山东交通学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14