本發(fā)明涉及一種橋梁支座，具體是橋梁球型支座。

背景技術(shù)：

橋梁支座有多種類型，例如球型支座、板式橡膠支座、盆式橡膠支座等，橋梁支座的作用主要有兩點(diǎn)，其一是將橋梁載荷（動(dòng)載和靜載）有效傳遞到橋墩，其二則是用以克服梁體因受制動(dòng)力、環(huán)境溫度、混凝土收縮或徐變以及載荷作用等引起的位移產(chǎn)生的梁體偏壓。例如在橋體橫向，如果因環(huán)境溫度發(fā)生變化，導(dǎo)致梁體邊長(zhǎng)，而墩柱之間的間距不變，若梁體與墩柱之間是剛性的連接，則剛性連接的部分有可能會(huì)被剪斷或者梁體對(duì)連接部分產(chǎn)生很大的剪切力。橋梁支座則使梁體盡可能正壓在墩柱上。

因橋梁與墩柱之間的連接結(jié)構(gòu)不僅需要面對(duì)水平方向的位移，還會(huì)因豎向壓縮變形或者不同部分變形幅度不一致而產(chǎn)生轉(zhuǎn)角變形，由此產(chǎn)生了既滿足適應(yīng)移動(dòng)變形又適應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)變形的滾動(dòng)球型支座。

橋梁支座需要承載巨大的載荷，因此，提供適應(yīng)變形的橋梁支座中的移動(dòng)接合面（適應(yīng)直線位移或角位移）是否處于良好的工作狀態(tài)非常重要，即移動(dòng)接合面的摩擦系數(shù)應(yīng)比較小。由于橋梁支座應(yīng)用于重載場(chǎng)合，受此影響，橋梁支座普遍采用面接觸的摩擦面配合，球型支座也不例外。為了保證橋梁支座實(shí)現(xiàn)正常的工作狀態(tài)，目前常采用的措施是保證摩擦面的表面清潔，例如移動(dòng)型支座中的滑板支座的四氟板表面和與之摩擦的不銹鋼表面清潔。并在摩擦接合面施以潤(rùn)滑劑，例如5201-2硅脂潤(rùn)滑油。然而，即便如此，摩擦接合面的摩擦系數(shù)仍然非常大，對(duì)變形的響應(yīng)能力比較差。

典型地，如中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101476284B公開(kāi)了一種轉(zhuǎn)體球型支座，該支座提供了三個(gè)摩擦減磨板，并提供一個(gè)由球形支撐體與球面凹腔形成的球面摩擦面，所有的摩擦面均是滑動(dòng)摩擦，摩擦系數(shù)相對(duì)較大。

而中國(guó)專利文獻(xiàn)CN105064205A公開(kāi)了一種球型支座，其說(shuō)明書第48段指出，通過(guò)在上支座與下支座之間設(shè)置活動(dòng)座以實(shí)現(xiàn)球形支座的轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)的功能分離，可避免支座局部功能功能疊合造成卡死應(yīng)力集中，一定程度上能夠克服摩擦環(huán)境為滑動(dòng)摩擦?xí)r滑動(dòng)環(huán)境惡劣的問(wèn)題，但并不能從根本上解決摩擦面為滑動(dòng)摩擦的條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種轉(zhuǎn)動(dòng)球型支座，通過(guò)合理的選擇摩擦形式為滾動(dòng)摩擦，改善重載條件下的摩擦環(huán)境。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種滾動(dòng)球型支座，包括上端設(shè)有球窩的下支座板、裝設(shè)于球窩的上表面為平面的球冠襯板、配合于所述平面的耐磨板組件，以及支撐于所述耐磨板組件上的上支座板，所述球窩表面設(shè)有多條以球窩軸線為軸線的環(huán)形的滾道；

滾道內(nèi)設(shè)有用于支撐球冠襯板的滾珠，以提供球窩與球冠襯板間的滾動(dòng)摩擦。

上述滾動(dòng)球型支座，可選地，所述滾道至少有3條。

可選地，所述滾道有4條。

可選地，半徑小的滾道的深度比半徑大的滾道的深度?。?/p>

相應(yīng)地，深度小的滾道裝設(shè)球徑小的滾珠。

可選地，按滾道半徑排列的滾道的深度是等差數(shù)列，且滾道最小深度為2.5mm。

可選地，滾珠的最小直徑為8mm，并用于最小深度的滾道中，深度依序增大的滾道使用直徑相對(duì)大的滾珠。

可選地，滾珠第二小直徑為10mm，其后依序增大的滾珠直徑按照等差數(shù)列依次增大。

可選地，設(shè)有為球窩與球冠襯板間的空間加注潤(rùn)滑介質(zhì)的油口；

或球窩與球冠襯板間的空間充填有潤(rùn)滑介質(zhì)。

可選地，圍繞球窩與球冠襯板間需要潤(rùn)滑的空間，設(shè)有用以密封的下密封橡膠圈。

可選地，所述耐磨板組件包括疊置在所述平面上的耐磨板，以及疊置在耐磨板上的不銹鋼板；

相應(yīng)地，所述平面上設(shè)有凹槽，以在上下方向上部分的容納所述耐磨板；

在不銹鋼板的外圍設(shè)有上密封橡膠圈；

上橡膠密封圈和下橡膠密封圈形成一級(jí)密封結(jié)構(gòu)，在一級(jí)密封結(jié)構(gòu)的外圍的上支座板與下支座板間設(shè)有由防塵圍板形成的二級(jí)密封結(jié)構(gòu)。

依據(jù)本發(fā)明，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，主要是球冠襯板與球窩之間采用多個(gè)設(shè)有滾珠的滾道，在滿足獲得滾動(dòng)摩擦的同時(shí)，充分利用球冠襯板與球窩對(duì)合面的面積較大的特點(diǎn)，布置較多的滾道，從而滿足重載要求，從而有效的改善了重在條件下的摩擦環(huán)境。

附圖說(shuō)明

圖1為一實(shí)施例中順橋向縱向活動(dòng)球型支座半剖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為一實(shí)施例中橫橋向縱向活動(dòng)球型支座半剖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為一實(shí)施例中橫橋向橫向活動(dòng)球型支座半剖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為一實(shí)施例中順橋向橫向活動(dòng)球型支座半剖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為一實(shí)施例中固定球型支座半剖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為一實(shí)施例中順橋向多向活動(dòng)球型支座半剖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為一實(shí)施例中橫橋向多向活動(dòng)球型支座半剖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.下密封橡膠圈，2.上密封橡膠圈，3.球冠襯板，4.平面聚四氟乙烯板，5.不銹鋼板，6.上支座板，7.上錨固螺栓，8.下錨固螺栓，9.下支座板，10.球窩，11.滾珠，12.防塵圍板。

具體實(shí)施方式

球冠是指球面被一個(gè)平面所截后剩下的曲面，截得的圓面為底，垂直于圓面的直徑被截得的部分是高。球冠原本是指前述的底與相應(yīng)的曲面圍成的結(jié)構(gòu)，如圖1中所示的球冠襯板3本質(zhì)上屬于球缺，但其名稱并不影響其結(jié)構(gòu)的理解。

并且公知地，機(jī)械領(lǐng)域中的很多結(jié)構(gòu)并非嚴(yán)格的幾何意義上的結(jié)構(gòu)，但通常使用幾何意義上的概念來(lái)描述機(jī)械領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)。圖1中所示的球冠襯板3，周緣切除一個(gè)環(huán)形部分。

關(guān)于球冠襯板3的軸線，為本領(lǐng)域和純理學(xué)領(lǐng)域的人員所理解，對(duì)于球冠而言，球冠的底面過(guò)中心的法線即為球冠的軸線。

圖1-7中，球冠襯板3為上下結(jié)構(gòu)，其底面在上，球冠面在下，因此，圖中所表示的理想的上下結(jié)構(gòu)中，其軸線為上下方向。

同時(shí)應(yīng)當(dāng)理解，涉及到滾轉(zhuǎn)等因素的影響，實(shí)際在支撐梁時(shí)，球冠襯板3的軸線并不一定處于嚴(yán)格上下方向。

由于本發(fā)明的主要改進(jìn)點(diǎn)在球冠襯板2與球窩10的對(duì)合面，以及滾珠的分布形式上，因此，對(duì)于球型支座常規(guī)的結(jié)構(gòu)不多做描述，例如上支座板6上所設(shè)置的上錨固螺栓7，下支座板9上設(shè)置的下錨固螺栓8，均屬于常規(guī)的設(shè)計(jì)。

而對(duì)于圖1到圖7中所涉及的不同類別的球型支座，應(yīng)當(dāng)理解，基于前述的改進(jìn)點(diǎn)，顯而易見(jiàn)的是，在這七類球型支座中可以通用。

不同類型的球型支座，其主要區(qū)別在于對(duì)上支座板6自由度的約束的，如圖1所示，圖1為順橋向縱向活動(dòng)球型支座半剖結(jié)構(gòu)示意圖，除順橋向縱向和球窩10與球冠襯板3外的上支座板6的自由度被約束，在此不再對(duì)各類球型支座的約束形式和結(jié)構(gòu)進(jìn)行贅述。

下面以說(shuō)明書附圖1所例示的滾動(dòng)球型支座進(jìn)行說(shuō)明，圖中的基體結(jié)構(gòu)主要有兩個(gè)部分，其一是下支座板9，另一是上支座板6，其板型部分通常是矩形板或者正方形板。

其中如圖1下部所示，下支座板9的上表面形成有一凸臺(tái)，凸臺(tái)加工出球窩10，通常球窩10的曲率與球冠襯板3的曲率相同，以獲得良好的面面接合，在本發(fā)明中，球窩10與球冠襯板3的曲率可以相同也可以不同，如果相同，因裝配上的關(guān)系，球窩10余球冠襯板3對(duì)合的面各處間隙會(huì)有差異。如果曲率不一致，則基于相似關(guān)系，球窩10與球冠襯板3之間的間隙可以是一致的。

關(guān)于球冠襯板3，在優(yōu)選的實(shí)施例中，采用鋼質(zhì)或者聚四氟乙烯，裝設(shè)于球窩10，其上表面為平面，即其底面為平面，符合球冠的一般定義。

球冠襯板3不能產(chǎn)生直線位移，而是用于提供角位移，為滿足上支座板6的直線位移，除球冠襯板3與球窩10的第一摩擦結(jié)構(gòu)外，球冠襯板3余上支座板6之間存在第二摩擦結(jié)構(gòu)，第二摩擦結(jié)構(gòu)通過(guò)耐磨板組件來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖1中所示的平面聚四氟乙烯板4和不銹鋼板5的疊置結(jié)構(gòu)。

關(guān)于第一摩擦結(jié)構(gòu)，以降低其摩擦系數(shù)為主旨。在本領(lǐng)域的技術(shù)人員看來(lái)，似乎第一摩擦結(jié)構(gòu)可以采用滾動(dòng)摩擦取代滑動(dòng)摩擦，那么第二摩擦結(jié)構(gòu)也可以如此，然而，發(fā)明人認(rèn)為，第一摩擦結(jié)構(gòu)所面對(duì)的情況更復(fù)雜，并且角位移比較小，其相對(duì)應(yīng)的靜摩擦力更大，當(dāng)角位移比較小時(shí)，相對(duì)的滑動(dòng)在靜摩擦力比較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很微小的趴動(dòng)，或者根本不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

如圖示1-7所示，球窩10的表面設(shè)有多條滾道，即圖中鋼球所指示的位置。實(shí)際支撐部分是鋼球以球冠襯板3的軸線為軸心的環(huán)形陣列，由此可知，各個(gè)環(huán)形陣列的平面是相互平行的，并都已球冠襯板3的軸線為軸。下面直接以滾動(dòng)結(jié)構(gòu)代替環(huán)形陣列和承載該環(huán)形陣列的滾道用于表述滾動(dòng)摩擦結(jié)構(gòu)。那么滾動(dòng)結(jié)構(gòu)有多個(gè)，從而能夠形成比較強(qiáng)的支撐能力，滿足重載條件下的應(yīng)用。

而滾動(dòng)摩擦相對(duì)于滑動(dòng)摩擦，不僅摩擦系數(shù)大幅降低，而且由于滾動(dòng)結(jié)構(gòu)能夠提供比較大的間隙，從而可以利于潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂等潤(rùn)滑劑的加注和保持。

圖1-7采用鋼球作為滾珠11，顯而易見(jiàn)的是，鋼球是一種最常見(jiàn)的滾珠，但機(jī)械領(lǐng)域的可以選用的滾珠較多，例如合金鋼球、硬度比較高的玻璃體滾珠，或者其他類型的合金滾珠。

滾珠布設(shè)在滾道內(nèi)，并不一定是均勻陣列的，如自行車踏板軸與車架軸承座孔間的滾珠布設(shè)，屬于無(wú)保持架的滾珠布設(shè)結(jié)構(gòu)。

顯而易見(jiàn)的是，在滿足無(wú)保持架滾珠布設(shè)結(jié)構(gòu)的條件下，也滿足采用保持架進(jìn)行滾珠布設(shè)的結(jié)構(gòu)。

采用保持架進(jìn)行滾珠布設(shè)時(shí)，可以控制滾珠在滾道中的陣列方式，并能可靠保持。

藉此結(jié)構(gòu)，球窩10對(duì)球冠襯板3間的摩擦基于第一摩擦結(jié)構(gòu)構(gòu)造為滾動(dòng)摩擦，并且滾動(dòng)結(jié)構(gòu)具有多個(gè)，且多個(gè)滾動(dòng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)心大致分布在球冠襯板3的軸線上，能夠形成良好的支撐作用。

此外，在機(jī)械領(lǐng)域?yàn)榱颂岣呃缟顪锨蜉S承的荷載能力，開(kāi)發(fā)了一種雙列深溝球軸承，并進(jìn)行角接觸的分布設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且只能布設(shè)兩列，否則會(huì)導(dǎo)致軸承過(guò)寬。

而在本實(shí)施例中，有足夠的空間，布設(shè)多列（即多個(gè)滾動(dòng)結(jié)構(gòu)），從而具有更強(qiáng)的荷載能力，在滿足摩擦系數(shù)較小的條件下，也能夠滿足重載應(yīng)用的技術(shù)條件。

關(guān)于滾道的條數(shù)，不宜少于3條，即滾道至少有3條，以提供比較高的荷載能力。

關(guān)于滾道間的分布，可以在球窩10的弧度方向，以等圓弧的方式分布。

在一些實(shí)施例中，考慮到越靠下的滾珠11會(huì)承載的力，向下的分力所占的比重越大，因此，靠近球窩10底部的滾道密度可以相對(duì)較大，越往上分布密度越小。

滾道的條數(shù)不宜過(guò)多，不宜超過(guò)5條，過(guò)多會(huì)消弱球窩10的整體強(qiáng)度，此外，在幾何上，或者說(shuō)理想狀態(tài)下，不同滾道上的滾珠11應(yīng)與球冠襯板3相切，滾道條數(shù)過(guò)多，會(huì)增加于此所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)難度，且在重載條件下，不同滾道受到的壓力可能不同，而導(dǎo)致不同滾道上滾珠11的失效期間不同，可維護(hù)性會(huì)大幅下降。

綜上結(jié)構(gòu)，以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，確定滾道有4條時(shí)設(shè)計(jì)制造難度不太大，且可維護(hù)性在可預(yù)期的范圍內(nèi)。

進(jìn)一步地，于優(yōu)選的實(shí)施例中，半徑小的滾道的深度比半徑大的滾道的深度小；此處的滾道半徑即如前所述的以球窩10軸線為軸心的環(huán)。

相應(yīng)地，深度小的滾道裝設(shè)球徑小的滾珠11，從圖1中可以看出，在球窩的軸向，位于下方的滾珠11比位于上方的球徑小。

基于滾道和滾珠11的合理配置，可以有效的分散載荷，提高轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的荷載能力。

優(yōu)選地，為方便設(shè)計(jì)，并提高整體的可維護(hù)性，按滾道半徑排列的滾道的深度是等差數(shù)列，且滾道最小深度為2.5mm，在滾珠11部分的放置如滾道的條件下，有一部分突出出來(lái)，基于荷載條件下的變形，提供足夠大的支撐面。

應(yīng)當(dāng)理解，理想狀態(tài)下，滾珠11對(duì)球冠襯板3的支撐應(yīng)該是點(diǎn)，但實(shí)際上需要考慮滾珠11以及球冠襯板3的變形，實(shí)質(zhì)的支撐結(jié)構(gòu)是面。

橋梁的球型支座畢竟應(yīng)用于重載場(chǎng)合，因此，滾珠11不宜過(guò)小，其最小直徑為8mm，具有比較大的荷載能力。最小的滾珠11用于最小深度的滾道中，深度依序增大的滾道使用直徑相對(duì)大的滾珠11。

滾珠11第二小直徑為10mm，其后依序增大的滾珠11直徑按照等差數(shù)列依次增大。

若采用4條滾道，從內(nèi)到外依序采用的滾珠直徑為8mm，10mm，15mm，20mm。同一滾道上的滾珠11的距離（中心距）也需要做出考慮，從內(nèi)到位依序?yàn)?3.5mm、15.5mm、25.5mm、30.5mm。

通過(guò)上述配置，滾道以及滾道內(nèi)的滾珠11被合理分布，在實(shí)現(xiàn)變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦的基礎(chǔ)上，具有比較高的荷載能力。

在前文中指出，基于滾珠11的支撐，能夠形成球窩10表面與球冠襯板3之間的配合間隙，因此利于潤(rùn)滑，在此基礎(chǔ)上，提供以下結(jié)構(gòu)：

設(shè)有為球窩10與球冠襯板3間的空間加注潤(rùn)滑介質(zhì)的油口，潤(rùn)滑介質(zhì)一方面可以進(jìn)一步的降低摩擦系數(shù)，另一方面，潤(rùn)滑介質(zhì)普大多是油脂類物質(zhì)，能夠在例如鋼球類滾珠上形成油膜，具有防腐蝕作用。

對(duì)于其他類別的潤(rùn)滑劑，例如石墨，即便是防腐蝕作用有限，但其為固體顆粒狀的潤(rùn)滑劑，化學(xué)穩(wěn)定性好，一定程度上可以免維護(hù)。

因此，在一些實(shí)施例需要為其設(shè)置加注潤(rùn)滑介質(zhì)的油口，有些則屬于免維護(hù)的結(jié)構(gòu)，即不必設(shè)置加注油口，預(yù)先封入一定量的潤(rùn)滑劑。

對(duì)于預(yù)先封入一定量的潤(rùn)滑劑的結(jié)構(gòu)，其對(duì)密封性要求低一些，某些結(jié)構(gòu)體完全靠迷宮密封或者密封截至密封，對(duì)于需要加注的應(yīng)用中，對(duì)密封要求高一些，尤其是，對(duì)于需要加注的應(yīng)用，潤(rùn)滑劑流動(dòng)性更強(qiáng)，需要相對(duì)更高的密封級(jí)別。

于一些實(shí)施例中，圍繞球窩10與球冠襯板3間需要潤(rùn)滑的空間，設(shè)有用以密封的下密封橡膠圈1，一方面減少現(xiàn)場(chǎng)灰塵的進(jìn)入，另一方面，減少氣體的進(jìn)入，降低潤(rùn)滑介質(zhì)的老化速度，尤其是油脂類（潤(rùn)滑油或者潤(rùn)滑脂），大多屬于有機(jī)類潤(rùn)滑劑，容易老化。

關(guān)于所述耐磨板組件包括疊置在所述平面上的耐磨板，以及疊置在耐磨板上的不銹鋼板5。

加以對(duì)應(yīng)的，所述平面上設(shè)有凹槽，以在上下方向上部分的容納所述耐磨板，起到固定耐磨板的作用。

進(jìn)而，在不銹鋼板5的外圍設(shè)有上密封橡膠圈2，以提供第二摩擦結(jié)構(gòu)的密封，使第二摩擦結(jié)構(gòu)保持良好的摩擦性能。

進(jìn)一步地，為了提高密封能力，上橡膠密封圈2和下橡膠密封圈1形成一級(jí)密封結(jié)構(gòu)，在一級(jí)密封結(jié)構(gòu)的外圍的上支座板6與下支座板9間設(shè)有由防塵圍板12形成的二級(jí)密封結(jié)構(gòu)。