本發(fā)明涉及一種隔震裝置，尤其是涉及一種適于小載荷電氣設備的隔震裝置。

背景技術：

我國是一個多地震的國家，強烈地震會對變電站內電氣設備造成嚴重的損壞，而變電站內電氣設備一經(jīng)損壞會給人們的生產生活帶來嚴重的損失，因此有必要加強變電站內電氣設備的抗震減震研究。基礎隔震技術是提高結構或設備抗震能力的有限途徑之一，隔震技術從根本上改變了傳統(tǒng)的單純依靠增加結構強度進行“硬抗”的抗震方法，通過顯著降低結構的基頻來避開地震波的高能頻帶，從而將部分地震能量“阻隔”，減小了輸入到結構的地震能量。并且，隔震裝置先于上部結構進入到塑型階段，地震能量主要由隔震層的塑性變形和阻尼來消耗，因此，上部結構可基本保持彈性而不會發(fā)生嚴重的破壞。

隔震裝置已應用于橋梁、建筑等大型結構上，并且在地震作用下發(fā)揮了重大作用。而目前對于變電站內小載荷的電氣設備并沒有這方面的隔震應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種適于小載荷電氣設備的隔震裝置，通過將變電站內的電氣設備通過底部鋼梁與隔震裝置連接在一起，從而形成一個隔震系統(tǒng)，從而減輕地震對變電站電氣設備所造成的破壞。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種適于小載荷電氣設備的隔震裝置，包括上支座板、下支座板和滑塊，所述的滑塊設置在上支座板與下支座板之間，所述的上支座板頂部與電氣設備連接，底部具有滑塊容腔，所述的下支座板底部與地面連接，頂部具有球面形的滑塊滑面。

所述的滑塊上部分與滑塊容腔接觸的表面曲率相同，滑塊底部與滑塊滑面接觸的表面曲率相同。

所述的滑塊底部曲率半徑大于上部分的曲率半徑。

所述的滑塊容腔表面和滑塊滑面帶有特氟龍涂層。

所述的隔震裝置的自振周期其中，dd為設計位移，即滑塊初始位置到下支座板端部限位結構的水平距離，μ為滑塊底部與滑塊滑面接觸表面的摩擦系數(shù)，r為底部與滑塊滑面接觸表面的曲率半徑，g為重力加速度，t取值范圍為電氣設備自振周期的2～3倍。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)結構簡單，安裝方便，無須阻尼向心結構，可以實現(xiàn)自復位。

(2)滑塊上部分與滑塊容腔接觸的表面、滑塊底部與滑塊滑面接觸的表面具有相同的曲率半徑，可與滑動面完全貼合，并使上支座板在支座滑動時始終保持水平，保證電氣設備的水平，減輕地震對變電站電氣設備所造成的破壞。

(3)滑塊底部曲率半徑大于上部分的曲率半徑，可以保證上支座板在運動過程中保持穩(wěn)定，同時滑動位移不會太大，上部結構在運動過程中也不會被迫抬高太多。

(4)滑塊容腔表面和滑塊滑面帶有特氟龍涂層，厚度為15～25um，可在滑動過程中消耗能量，減小振幅。

(5)隔震裝置的自振周期與上部結構的質量無關，因此具有良好的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本實施例隔震裝置的結構示意圖；

圖2為本實施例隔震裝置受力分析圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例

如圖1所示，一種適于小載荷電氣設備的隔震裝置，包括上支座板1、下支座板2和滑塊3，滑塊3設置在上支座板1與下支座板2之間，上支座板1頂部與電氣設備固定連接，底部具有滑塊容腔，下支座板2底部與地面固定連接，頂部具有球面形的滑塊滑面。嵌在滑塊容腔中的鉸接滑塊3與滑塊滑面具有相同的曲率半徑，可與滑塊滑面完全貼合，并使上支座板1在滑動時始終保持水平，在設計過程中，采用聚四氟乙烯(特氟龍)作為低摩擦材料，厚度為20μm，可在滑動過程中消耗能量。當滑動面受到的地震作用超過靜摩擦力時，地面水平運動會促使滑塊在其圓弧面內滑動，從而迫使上部結構輕微抬高，發(fā)生單擺運動，其結構形式如圖2所示。

隔震系統(tǒng)在滑動狀態(tài)的受力可簡化為如圖2所示的一個沿圓弧滑動的滑塊，其中滑道半徑及滑塊底部圓弧面半徑均為r，滑塊質量為m滑塊與圓弧面的摩擦系數(shù)為μ，滑塊相對于豎向對稱軸運動的轉角為θ?；瑝K受到上部結構重力產生的豎向力為w及水平作用力為f，球面切線方向摩擦力f和法向方向反力n。力和位移的正方向如圖中坐標系所示。符號系數(shù)為：

由滑塊的受力平衡，對o點取矩，∑mo＝0，即

frcosθ-wd-fr＝0

于是，隔震支座的水平力f可表示成“恢復力”和“摩擦力”之和，即

當θ很小時，上式可簡化為：

由上式可知，隔震支座的剛度為

kfps＝w/r

等效剛度為

假設隔震結構的上部結構的剛度為ks，串聯(lián)了隔震支座的等效剛度keff后，隔震系統(tǒng)的等效剛度為

對于隔震結構，一般ks遠大于keff，ke≈keff。因此，隔震結構的等效自振周期為

上式說明，隔震結構的自振周期僅與滑動面球面半徑r、摩擦系數(shù)μ和支座設計位移dd有關，而與上部結構的質量無關，因此具有良好的穩(wěn)定性。若從最大控制殘余位移方面考慮，必有μr＝dd，于是上式可簡化為

設計隔震支座時主要設計滑塊的曲率半徑以及摩擦系數(shù)，通過滑塊的曲率半徑可以得知隔震支座的周期。在已知上部結構周期的情況下，通過合理的設計曲率半徑使隔震支座的固有頻率避開結構的固有頻率，從而可以避免共振。

對于變電站內小荷載的高壓電氣設備，比如隔離開關、避雷器、電壓互感器、電流互感器等，可以根據(jù)具體情況在設備底部布置不同數(shù)目的隔震支座用于隔震。

變電站內電氣設備都比較輕，重量較小，并且重心較高，極易發(fā)生傾覆，通過整體連梁將電氣設備連接起來，使得整體重心下降，然后將已經(jīng)設計好的摩擦擺隔震支座合理布置于整體連梁下部，在遭遇地震時使其發(fā)揮其預期作用從而達到理想的隔震效果。