【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請屬于電氣設(shè)備隔震，具體涉及一種戶外變電站支柱類設(shè)備三向隔震支座。
技術(shù)介紹
1、隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，戶外變電站中的支柱類設(shè)備在保證電力傳輸和穩(wěn)定供電方面起著至關(guān)重要的作用。支柱類設(shè)備通常包括斷路器、避雷器和隔離開關(guān)等，因其結(jié)構(gòu)特點，往往具備較高的高度，并承擔(dān)著重大的設(shè)備荷載，屬于輕型高柔結(jié)構(gòu)。
2、現(xiàn)有的支柱類設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)大多采用鋼支架，這種結(jié)構(gòu)在面對水平和垂直方向的復(fù)雜地震波作用時，往往會因其過高的剛度而導(dǎo)致設(shè)備共振，進而引發(fā)設(shè)備失穩(wěn)甚至破壞。傳統(tǒng)隔震建筑通常采用橡膠疊層支座或者摩擦擺支座，由于支柱類電氣設(shè)備的輕型高柔性特點，地震作用下設(shè)備底部會產(chǎn)生較大的傾覆力矩，因此傳統(tǒng)建筑、橋梁隔震支座無法運用于支柱類電氣設(shè)備。此外，現(xiàn)有的設(shè)備隔震技術(shù)多采用直線軌道式隔震裝置，裝置總共兩層，可實現(xiàn)水平向隔震。振動臺試驗表明現(xiàn)有設(shè)備隔震支座在地震情景下容易產(chǎn)生脫軌，同時豎向振動較大導(dǎo)致設(shè)備失效。
3、因此，如何設(shè)計一種能夠在地震作用下減輕垂直方向振動且具有較大抗傾覆力矩的支座，成為解決戶外變電站支柱類設(shè)備抗震問題的關(guān)鍵。
4、申請內(nèi)容
5、為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本申請的目的在于提供一種支柱類設(shè)備三向隔震支座，該三向隔震支座能夠滿足支柱類設(shè)備的隔震需求，并且安裝較為方便，占地面積小。三向隔震支座通過設(shè)置合適的水平、豎向彈簧剛度，摩擦系數(shù)，能有效減小水平、豎向地震作用的影響，減輕主體支柱類設(shè)備震害，頂板套嵌于豎向約束桿，只承擔(dān)豎向作用力，中板通過滑動單元與底板連接，只承擔(dān)水平向
6、為了實現(xiàn)上述目的，本申請采用的技術(shù)方案是：
7、一種戶外變電站支柱類設(shè)備三向隔震支座，包括水平彈簧單元、擋塊、水平傳力桿、滑動單元、摩擦圈、豎向約束桿、豎向彈簧、豎向摩擦單元、底板、中板、頂板，所述水平彈簧單元由棒芯、水平彈簧、傳力套管、外套管組成，所述棒芯固接于擋塊，棒芯兩端設(shè)置有兩根水平向彈簧，棒芯中部設(shè)置傳力套管，傳力套管與水平彈簧外側(cè)設(shè)置有外套管。
8、所述水平彈簧的彈簧剛度由隔震要求與設(shè)備參數(shù)計算確定。傳力套管上側(cè)開有孔洞，與傳力桿通過鉚接連接。外套管正上方開有水平向孔洞，便于傳力套管水平向移動，同時約束了水平彈簧的平面外變形。
9、所述水平彈簧單元在一層底板四邊布置，底板設(shè)計為局部挖空的x型結(jié)構(gòu)，每個角的對角線上設(shè)置了鋼板，提供支撐。底板中心則通過圓形鋼板連接，圓鋼板上方安裝了摩擦圈，四角設(shè)置有擋塊，中間為圓形結(jié)構(gòu)，用于承托摩擦圈。水平向一側(cè)彈簧單元高度較低，另一側(cè)彈簧單元高度較高。水平向彈簧布置時施加預(yù)拉應(yīng)力，實現(xiàn)隔震支座震后的自復(fù)位。
10、所述傳力桿穿過滑動單元，當(dāng)滑動單元塊受到中板傳遞的水平向作用力時，將水平向力分為兩個方向傳遞給傳力桿。
11、所述滑動單元底面與摩擦圈固接，摩擦圈為環(huán)形結(jié)構(gòu)，設(shè)備重量通過滑動單元傳遞給底層摩擦圈，當(dāng)設(shè)備自重已知時，摩擦阻尼由摩擦圈摩擦系數(shù)確定。
12、所述中板與滑動單元通過滑動單元頂板焊接，中板四周設(shè)置有八根豎向約束桿，豎向約束桿通過其下方墊板與中板板焊接。
13、所述豎向約束桿外側(cè)設(shè)有豎向彈簧，豎向約束桿限值了頂板的水平向位移，使其只能發(fā)生豎向位移。豎向彈簧的彈簧剛度由設(shè)備重量與設(shè)計位移決定。豎向彈簧上部設(shè)置頂板。
14、所述頂板與豎向約束桿之間設(shè)置豎向摩擦單元，豎向摩擦單元由兩半圓形夾具組成，夾具通過螺絲連接，半圓形夾具內(nèi)部設(shè)置有摩擦片，摩擦單元所提供的摩擦阻尼力可通過夾具松緊調(diào)整。頂板中部繞中點設(shè)置有八個直徑200～300mm的孔洞,孔洞寬度與設(shè)備支架底座保持一致。
15、本申請的有益效果：
16、(1)本申請通過水平向彈簧單元與豎向彈簧單元的結(jié)合，實現(xiàn)了對設(shè)備的三向隔震。這一設(shè)計能夠有效地抵消來自水平和豎向方向的地震力，減輕設(shè)備在地震作用下的應(yīng)力集中情況。支柱類設(shè)備通常具有較高的重心和較大的高度，容易在地震中遭受顯著的震動和傾覆風(fēng)險。通過本申請中棒芯傳力桿設(shè)計能夠提供豎向剪力抵抗傾覆力矩，能有效避免設(shè)備在震動作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞。
17、(2)設(shè)計采用了兩層結(jié)構(gòu)，其中通過豎向螺桿和滑桿的配合，分別承擔(dān)豎向和水平向的地震力。這樣的設(shè)計不僅簡化了設(shè)備的安裝流程，還使設(shè)備調(diào)節(jié)更加方便。不同于傳統(tǒng)的大型隔震設(shè)備，本申請設(shè)計緊湊，占地面積較小，非常適合空間有限的戶外變電站安裝使用。這種緊湊的結(jié)構(gòu)不僅降低了設(shè)備的占用空間，還使維護和檢修工作更加便捷，大大提升了施工與運營的效率。
18、(3)水平向和豎向彈簧剛度可根據(jù)實際隔震需求和設(shè)備參數(shù)進行精確調(diào)整，確保隔震效果最佳，同時提升支座的適應(yīng)性，適用于多種不同類型的支柱類設(shè)備。豎向摩擦單元通過夾具的松緊調(diào)整提供可調(diào)的摩擦阻尼，允許根據(jù)不同的地震烈度或設(shè)備重量對阻尼進行優(yōu)化設(shè)置，從而增強隔震系統(tǒng)的適應(yīng)性，防止過度位移或振動。
19、(4)水平傳力桿與滑動單元的設(shè)計使水平向作用力能夠有效分散到多個方向，避免了因集中應(yīng)力過大導(dǎo)致的支架破壞。這一設(shè)計不僅增強了支架的整體結(jié)構(gòu)強度，還提高了設(shè)備在地震中的承載能力，確保設(shè)備在強烈的地震作用下仍能保持穩(wěn)定性。同時，傳力桿的設(shè)計還能夠避免設(shè)備因偏心受力而導(dǎo)致傾斜或翻倒，進一步提高設(shè)備的安全性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
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1.一種戶外變電站支柱類設(shè)備三向隔震支座，其特征在于，包括以下組件：水平彈簧(1)、棒芯(2)、傳力套管(3)、外套管(4)、擋塊(5)、底板(6)、傳力桿(7)、滑動單元(8)、摩擦圈(9)、中板(10)、螺絲(11)、豎向約束桿(12)、豎向彈簧(13)、頂板(14)、半圓形夾具(15)及摩擦片(16)，其中：棒芯(2)兩端設(shè)置有水平彈簧(1)和中部的傳力套管(3)，外套管(4)設(shè)置于傳力套管(3)的外側(cè)；滑動單元(8)安裝于底板(6)和中板(10)之間，并通過摩擦圈(9)與底板(6)接觸；豎向部分由豎向約束桿(12)和豎向彈簧(13)組成，其中豎向彈簧(13)設(shè)置于豎向約束桿(12)外側(cè)，頂板(14)固定于豎向彈簧(13)上部；半圓形夾具(15)、螺絲(11)和摩擦片(16)用于提供豎向摩擦阻尼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外變電站支柱類設(shè)備三向隔震支座，其特征在于，一層外套管(4)上設(shè)置有水平向孔洞，孔洞設(shè)計使傳力套管(3)與水平彈簧(1)僅能在外套管(4)內(nèi)部進行水平移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外變電站支柱類設(shè)備三向隔震支座，其特征在于，底
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外變電站支柱類設(shè)備三向隔震支座，其特征在于，滑動單元(8)的頂面與中板(10)通過焊接連接，滑動單元(8)的底面下方膠接摩擦圈(9)，摩擦圈(9)與底板(6)接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外變電站支柱類設(shè)備三向隔震支座，其特征在于，豎向約束桿(12)的上部穿過頂板(14)，豎向摩擦單元由兩半圓形夾具(15)組成，夾具(15)內(nèi)部設(shè)置有摩擦片(16)；螺絲(11)被配置為：根據(jù)所述戶外變電站支柱類設(shè)備三向隔震支座需求，控制摩擦片(16)提供的摩擦力大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外變電站支柱類設(shè)備三向隔震支座，其特征在于，頂板(14)中部設(shè)置有八個直徑200-300mm的孔洞，用于不同支柱類設(shè)備支架底座的固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外變電站支柱類設(shè)備三向隔震支座，其特征在于，水平向彈簧單元(1)的彈簧剛度由隔震需求和設(shè)備參數(shù)計算確定；豎向彈簧(13)的剛度由設(shè)備重量和設(shè)計位移確定。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種戶外變電站支柱類設(shè)備三向隔震支座，其特征在于，包括以下組件：水平彈簧(1)、棒芯(2)、傳力套管(3)、外套管(4)、擋塊(5)、底板(6)、傳力桿(7)、滑動單元(8)、摩擦圈(9)、中板(10)、螺絲(11)、豎向約束桿(12)、豎向彈簧(13)、頂板(14)、半圓形夾具(15)及摩擦片(16)，其中：棒芯(2)兩端設(shè)置有水平彈簧(1)和中部的傳力套管(3)，外套管(4)設(shè)置于傳力套管(3)的外側(cè)；滑動單元(8)安裝于底板(6)和中板(10)之間，并通過摩擦圈(9)與底板(6)接觸；豎向部分由豎向約束桿(12)和豎向彈簧(13)組成，其中豎向彈簧(13)設(shè)置于豎向約束桿(12)外側(cè)，頂板(14)固定于豎向彈簧(13)上部；半圓形夾具(15)、螺絲(11)和摩擦片(16)用于提供豎向摩擦阻尼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外變電站支柱類設(shè)備三向隔震支座，其特征在于，一層外套管(4)上設(shè)置有水平向孔洞，孔洞設(shè)計使傳力套管(3)與水平彈簧(1)僅能在外套管(4)內(nèi)部進行水平移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外變電站支柱類設(shè)備三向隔震支座，其特征在于，底板(6)固定在設(shè)備基礎(chǔ)，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉曉航，黃軍，秦卿，
申請(專利權(quán))人：西安科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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