本发明涉及减隔震技术领域，特别是一种用于文物防震保护的隔震装置配件。
背景技术：
目前我国博物馆近4700座，多数博物馆处在地震带上。大陆96座国家一级博物馆中，90座以上位于地震区，其中69座位于7度以上高烈度地震区，地震灾害造成了诸多珍贵文物损坏。为改善博物馆文物的防震保护现状，近几年我国博物馆大量采用隔震措施，以减轻其在地震时的振动效应，达到免遭破坏的目的。
隔震装置的工作方式是把展柜或文物与建筑楼面隔开，在地震作用下使展柜与建筑地面产生相对运动，从而降低了展柜在地震作用下的加速度响应。然而在参观人员推动、工作人员布展等情况下，即隔震装置在非地震状态时，需要保持静止，不产生相对运动；而在地震作用下锁定装置需要解锁，不能阻碍隔震装置的相对运动。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种隔震装置的锁定装置及解锁设计方法，要解决隔震装置地震状态与非地震状态时不同运动状态切换的技术问题，实现隔震装置在非地震状态下保持静止、地震作用下可以实现自由运动的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种隔震装置的锁定装置，连接在隔震装置的隔震装置上板和隔震装置下板之间，由上至下包括依次连接的卡座、销轴、保护盒和放置于保护盒内的质量块；所述卡座固定在隔震装置上板的底面，卡座上开有插接销轴的卡槽；所述销轴的顶部插入卡座的卡槽内、销轴的底部穿入保护盒内、并置于质量块上；所述保护盒为方形盒体、对应固定在隔震装置下板的顶面，保护盒的顶面上开有穿过销轴的通孔。
所述销轴的顶端与卡槽底部之间压接有弹簧，通过调整弹簧的弹力，可以改变摩擦力的大小。
所述质量块的底部为光滑表面，用来减小摩擦力。
或者，要保证摩擦系数满足要求，在质量块的底部与保护盒之间设有钢珠，通过钢珠可以将原来的滑动运动方式转变为钢珠的滚动运动方式，滚动摩擦力小于滑动摩擦力，从而实现进一步减小摩擦力的目的。
所述销轴底部与质量块的接触面为平面。
或者对销轴与质量块接触部位进行倒角，即销轴底部与质量块的接触面为弧面，可以减小销轴与质量块之间的摩擦力。
所述保护盒上通孔为柱形孔，其侧壁为光滑面，用来减小摩擦力。
所述保护盒上通孔的上下边缘进行倒角，目的为防止卡死现象。
所述卡座的卡槽为柱形盲孔、其内壁为光滑面，用来减小摩擦力。
所述质量块为钢块或者可以采用铅、锡或铜等高密度材料制成，质量块表面四周进行倒角，减小质量块在地震作用下滑动时的摩擦力。惯性力= m×a1，通过采用高密度材料的方式，增加启动惯性力，降低启动加速度。
为了保证地震发生时质量块迅速滑开、销轴可靠滑离卡座，实现隔震装置在地震作用下自由运动，所述隔震装置的锁定装置还包括助推组件，所述助推组件位于保护盒内、质量块的侧面，所述助推组件包括吊挂在保护盒内部的推杆、连接在推杆末端的吊绳、悬挂在吊绳下方的托盘和固定在保护盒内的支撑杆，所述支撑杆的顶部穿过托盘的中心、并放置有惯性球，所述支撑杆顶端有与惯性球外表面契合的弧形槽，所述推杆为平衡状态。
为了保证地震发生时质量块迅速滑开、销轴可靠滑离卡座，实现隔震装置在地震作用下自由运动，所述隔震装置的锁定装置还包括撞击球，所述撞击球位于保护盒内、质量块的侧面。
一种如所述的隔震装置的锁定装置的解锁设计方法，具体步骤如下：
步骤一，确定隔震装置的初始工作加速度a1，a1小于按《建筑抗震设计规范》确定的隔震装置安放处场地设防烈度的设计基本加速度a0；初始工作加速度a1为锁定装置解锁、隔震装置启动、由非地震状态进入地震状态时的加速度。
步骤二，由摩擦试验确定质量块上、下表面的摩擦系数μ1和μ2，弹簧对销轴产生的压力为N，销轴（1）重力为G1，质量块（4）重力为G4，按照摩擦力公式，销轴与质量块接触面摩擦力f1=μ1×(N+G1)，质量块与保护盒接触面摩擦力f2=μ2×(N+G1+G4)，质量块（4）上、下表面的摩擦力之和为f=f1+f2。
步骤三，根据初始工作加速度a1以及质量块的质量m，判断质量块上、下表面的摩擦力之和为f，是否满足f<m×a1。
步骤四，如果满足f<m×a1则设计符合要求；如果不满足，则通过下述措施修正设计参数。
第一种，通过调整质量块、销轴的摩擦系数，改变摩擦力的大小。
第二种，通过调整弹簧的压力，改变摩擦力的大小。
第三种，通过调整质量块的质量，改变惯性力的大小。
第四种，在保护盒内增加助推组件或者撞击球。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明构造简单，原理清晰，卡座与隔震装置上板固定，保护盒与隔震装置下板固定，两者之间无接触，卡座与保护盒之间通过销轴锁定，从而实现隔震装置在非地震状态下保持静止；而当地震发生时，由于惯性，销轴与质量块在地震作用下产生相对运动，质量块滑离支撑销轴位置，销轴脱离卡座并滑落至保护盒内，从而实现隔震装置在地震作用下自由运动。
本发明装置解锁的条件是为惯性力大于摩擦力，通过改变质量块、销轴的摩擦系数或者弹簧的压力，可以改变质量块所受摩擦力的大小，摩擦力大小的改变将导致初始启动惯性力量值发生变化；或者还可以改变质量块的材料或者大小，通过改变质量块质量的方式改变初始启动惯性力量值；此外，还可以增加助推组件或者撞击球，保证地震发生时质量块可以迅速滑开；通过不同的调整方式，满足不同情况下的隔震装置工作使用要求，保证了在参观人员推动、工作人员布展等情况下，文物展柜不发生相对运动或晃动；在地震作用下锁定装置可以实现自动解锁，满足隔震装置的工作使用要求。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明实施例一的整体三维示意图。
图2为本发明实施例一的整体剖面示意图。
图3为本发明实施例一的卡座与销轴的相关尺寸标记示意图。
图4为本发明实施例一的质量块尺寸标记示意图。
图5为本发明实施例一的保护盒、质量块和保护盒的相关尺寸标记示意图。
图6为本发明实施例一的隔震装置尺寸标记示意图。
图7为本发明实施例二的整体三维示意图。
图8为本发明实施例二的整体剖面示意图。
图9为本发明实施例二的保护盒三维示意图。
图10为本发明实施例二的质量块三维示意图。
图11为本发明实施例三的的整体剖面示意图。
图12为本发明实施例四的的整体剖面示意图。
附图标记：1－销轴、2－卡座、3－保护盒、4－质量块、5－弹簧、6－隔震装置上板、7－隔震装置下板、8－标记杆、9－钢珠、10－推杆、11－托盘、12－支撑杆、13－惯性球、14－吊绳、15－撞击球。
具体实施方式
实施例一参见图1所示，这种隔震装置的锁定装置连接在隔震装置的隔震装置上板6和隔震装置下板7之间，由上至下包括依次连接的卡座2、销轴1、保护盒3和质量块4。
参见图2所示，所述卡座2固定在隔震装置上板6的底面，卡座2上开有插接销轴1的卡槽，所述卡槽内壁为光滑柱面；所述销轴1的顶部插入卡座2的卡槽内、其顶端与卡槽底部之间压接有弹簧5，销轴1的底部穿入保护盒3内、并置于质量块4上，销轴1底部与质量块4的接触面为光滑面；所述保护盒3为方形盒体、对应固定在隔震装置下板7的顶面，保护盒的顶面上开有穿过销轴1的通孔，该通孔的侧壁是光滑曲面。
所述质量块4放置于保护盒3内，质量块表面均为光滑平面，可在保护盒内自由滑动，其底部与保护盒之间为满足设计要求的光滑表面，优选可设钢珠9，进一步可以减小摩擦力，有利于快速进入解锁状态；质量块4为销轴1提供支撑、同时配合弹簧5提供的压力，将销轴1位置固定，即可限定隔震装置上板6和隔震装置下板7之间无相对水平运动，卡座与保护盒之间通过销轴锁定，实现隔震装置的锁定，保证隔震装置在非地震作用下保持静止。
地震发生时，由于惯性，销轴1与质量块4在地震作用下产生水平相对运动，质量块4滑离支撑销轴1的位置，销轴1脱离卡座2并滑落至保护盒3内，从而实现隔震装置在地震作用下自由运动。
实施例一的解锁设计方法，参见图3、图4、图5、图6所示：
卡座2中部卡槽的开孔直径为d2，保护盒3中部通孔直径为d3，销轴1直径为d1，设计要求d1<d2≤d1+5mm，d1< d3≤d1+5mm。
假定人员推动展柜水平作用力为F，在F作用下，销轴1、卡座2与保护盒3材料处于弹性状态，卡座2的变形角Δ2为卡座2上、下表面变形差值的绝对值与卡座高度的比值，保护盒3的变形角Δ3为卡座2上、下表面变形差值的绝对值与保护盒高度的比值，设计要求Δ2≤1/50，Δ3≤1/50。
卡座2的卡槽开孔深度为h21，卡座2的高度为h2，弹簧5压缩后高度为h5，质量块4的高度为h4，质量块的宽度为b4，销轴1直径为d1，销轴1长度为h1，保护盒3的内部净宽度为b3, 保护盒3高度为h3，销轴1伸入卡座2开孔内的深度为h12，销轴1伸入保护盒3开孔内的深度为h13，隔震装置上板6与隔震装置下板7的净距为h67，设计要求h12+h13≤h1，h5+d1≤h21，d1≤h12， h12<h4，h2+h3≤h67。
由于质量块4上、下表面的摩擦力之和f小于V，其中V为质量块4在地震作用所受惯性力V=m×a0，a0为按《建筑抗震设计规范》确定的隔震装置安放处场地设防烈度的设计基本加速度，单位为m/s2，质量块4在地震作用下产生相对于隔震装置下板7的滑动，销轴1在弹簧5压力与重力共同作用下，滑落至保护盒3内，锁定装置解锁。
设计原理：通过对质量块、销轴接触面进行打磨等方式，将摩擦系数控制在一个数值或者一定范围，当装置加速度达到一定量值时，质量块的摩擦力小于惯性力V（V= m×a1），即f<m×a1，质量块与保护盒、销轴将产生相对滑动，从而实现解锁；而非地震状态下，例如参观人员推动、工作人员布展等情况。此时只有隔震装置上板6会发生晃动，而放置于楼板上的隔震装置下板7不会发生位移，此时销轴上端与卡座2相互限制、下端与保护盒相互限制，不会与质量块脱离，因此，隔震装置不会解锁启动。
由于摩擦力f=μ×N，若设计过程中发现无法满足要求，可通过修正质量块、销轴的摩擦系数，或者调整弹簧的压力，从而达到改变摩擦力大小的目的，根据设计原理可知，装置启动条件为惯性力大于摩擦力，摩擦力大小的改变将导致初始启动惯性力量值发生变化；同时惯性力= m×a1，可以通过采用不同密度材料的方式改变启动惯性力的大小；综上所属，可以通过上述多项措施实现装置启动加速度的修正，理论上，该隔震装置的锁定装置可以设计的非常敏感，即在一个很小的初始工作加速度a1的情况下也可以解锁该隔震装置，具体步骤如下：
步骤一，确定隔震装置的初始工作加速度a1，a1不大于按《建筑抗震设计规范》确定的隔震装置安放处场地设防烈度的设计基本加速度a0；初始工作加速度a1为锁定装置、解锁隔震装置启动，由非地震状态进入地震状态时的加速度。
步骤二，由摩擦试验确定质量块4上、下表面的摩擦系数μ1和μ2，弹簧对销轴产生的压力为N，销轴（1）重力为G1，质量块（4）重力为G4，按照摩擦力公式，销轴与质量块接触面摩擦力f1=μ1×(N+G1)，质量块与保护盒接触面摩擦力f2=μ2×(N+G1+G4)，质量块（4）上、下表面的摩擦力之和为f=f1+f2。。
步骤三，根据初始工作加速度a1以及质量块4的质量m，判断质量块4上、下表面的摩擦力之和为f，是否满足f<m×a1。
步骤四，如果满足f<m×a1则设计符合要求；如果不满足，则通过下述措施修正设计参数：
第一种，可以通过通过调整质量块、销轴的摩擦系数，改变摩擦力的大小。
第二种，通过调整弹簧的压力，改变摩擦力的大小。
第三种，通过调整质量块的质量，改变惯性力的大小。
第四种，在保护盒内增加助推组件或者撞击球。
实施例一中保护盒3是由单元板可拆卸拼接围成的方形盒，在装置锁定时为封闭状态，地震发生后，可以通过打开侧板的方式对销轴1与质量块4进行复位。
实施例二参见图7、图8所示，与实施例一不同的是，所述质量块4的下端水平设有标记杆8，参见图10所示，标记杆8采用柔性材料制成、对称分布在质量块4的一对侧或者两对侧，标记杆8的另一端穿过保护盒3、两者滑动连接；参见图9所示，所述保护盒的侧板下部对应标记杆8设有滑槽；地震发生后，标记杆8将会穿过滑槽外露于保护盒3表面，通过调整标记杆8的位置，对销轴1与质量块4进行复位。
实施例三参见图11所示，与实施例一不同的是，保护盒3内、质量块4的侧面连接有助推组件，所述助推组件包括吊挂在保护盒内部的推杆10、连接在推杆末端的吊绳14、悬挂在吊绳下方的托盘11和固定在保护盒3内的支撑杆12，所述支撑杆12的顶部穿过托盘的中心、并放置有惯性球13，支撑杆12顶端有与惯性球3外表面契合的弧形槽，此时，整个助推组件为平衡状态。
所述推杆10的另一端与质量块4的侧面接触，当惯性球13在地震作用下从支撑杆12顶部滑落至托盘11中时，破坏推杆10的平衡，推杆10的前端产生转角、从而推动质量块4，完成对质量块4的助推作用，保证地震发生时质量块能够迅速滑开、销轴可靠滑离卡槽，增加了锁定装置工作的可靠性。
实施例四参见图12所示，与实施例一不同的是，为保证地震发生时质量块迅速滑开、销轴可靠滑离卡槽，在保护盒内放置撞击球15，在地震作用下，撞击球15在微小震动下发生剧烈运动，撞击质量块4，完成质量块的助推作用，加快质量块4的滑动速度，提高锁定装置工作的可靠性。