一种摩擦型隔震装置及系统的制作方法

1.本发明涉及电力设施防灾减灾的技术领域，具体涉及一种摩擦型隔震装置及 系统。


背景技术：

2.由于能源基地与用电负荷分布不均，大量变电站需建设于地震烈度高的抗震 不利地区。现有生产需要对变电站内电气设备的抗震能力提出了高要求。
3.变电站中的变压器、高压并联电抗器等设备，整体质量大，套管为杆状结构， 根部承受弯矩较大，材料强度较低，同时由于设备本体的动力放大作用，地震易 损性较高。
4.依据前期项目成果及工程经验，目前500kv及以上电压等级变压器套管部 分仅能满足0.2g抗震要求，而由于存在多条输电线路横跨地震带，同时规范要 求重要电力设备提高1度设防，部分变电站内设备需要满足0.4g以上的抗震要 求。
5.目前可通过加强设备结构、提升材料强度等方式提升设备抗震能力，但结构 改动、材料提升所涉及的设计变更及改型试验代价较大、周期较长，且提升效果 有限。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术手段对设备抗震能力的提升有试验代价大、周期长且提升 效果有限的问题，本发明提出了一种摩擦型隔震装置，包括：从上至下依次设置 的上连接机构、滑动机构、下连接机构和预埋机构；
7.所述上连接机构下端开设有滑动凹槽；
8.所述下连接机构的上表面为下凹弧形表面；
9.所述滑动机构的上端套设于所述滑动凹槽内，且上端部与所述滑动凹槽的最 内侧相适配；
10.所述滑动结构的下端与所述下连接机构上表面滑动连接；
11.所述预埋机构安装于所述下连接机构上；
12.所述下连接机构的上表面设置有抗拉机构；
13.所述抗拉机构与所述上连接结构卡接，且二者卡接处的距离不大于10mm。
14.优选的，所述上连接机构包括从上至下依次同轴线设置的一个圆板、一个筒 体结构和一个圆形环板；
15.所述滑动凹槽包括所述筒体结构的内腔与所述圆形环板的内孔；
16.所述滑动机构的端部依次穿设于所述圆形环板的内孔和所述筒体结构的内 腔中；
17.所述圆形环板的上表面与所述抗拉机构卡接。
18.优选的，所述滑动凹槽半径为30mm-40mm。
19.优选的，所述滑动凹槽的内表面摩擦系数小于0.05。
20.优选的，所述滑动机构包括一个柱状结构和一个固定连接于所述柱状结构上 端
的半圆球状结构；
21.所述柱状结构的下端与所述下连接机构上表面滑动连接；
22.所述柱状结构与所述半圆球状结构的外径相同；
23.所述滑动凹槽的内径不小于所述柱状结构的外径。
24.优选的，所述滑动凹槽的内径大于所述柱状结构的外径；
25.所述滑动凹槽的最内侧设置为半圆球状凹槽，与所述半圆球状结构等径，且 凹槽的内球面小于半圆球状结构的球面。
26.优选的，所述半圆球状结构半径为30mm-40mm。
27.优选的，所述下连接机构包括一个圆板；
28.所述圆板包括固定连接的弧形板和水平环形板；
29.所述弧形板设置于所述圆板的中心位置；
30.所述水平环形板设置于所述圆板的边缘位置；
31.所述下凹弧形表面设置于所述弧形板的上表面；
32.所述弧形板的外径与所述水平环形板的内径相等；
33.所述滑动结构的下端与所述弧形板的上表面滑动连接；
34.所述预埋机构与所述抗拉机构均安装于所述水平环形板上。
35.优选的，所述下连接机构的上表面设置有圆环；
36.所述圆环的内径与所述弧形板的外径相等；
37.所述滑动机构滑动于所述圆环内。
38.优选的，所述圆环的内半径150mm-250mm，外半径170mm-270mm，高度为20mm。
39.优选的，所述下凹弧形表面的圆弧半径为3500mm。
40.优选的，所述下凹弧形表面的摩擦系数为0.1-0.15。
41.优选的，所述滑动机构朝向所述下凹弧形表面的端部设置有四氟乙烯贴片。
42.优选的，所述抗拉机构包括从上至下依次固定连接的上环板、圆筒结构和下 环板；
43.所述上环板的外径与所述圆筒结构的外径相等，且所述上环板的内径大于所 述上连接机构的筒体结构的外径；
44.所述下环板的内径与所述圆筒结构的内径相等；
45.所述下环板安装于所述下连接机构的水平环形板上；
46.所述上连接机构的圆形环板与所述上环板卡接。
47.优选的，所述上环板、所述圆筒结构和所述下环板同轴线设置。
48.优选的，所述上环板的下表面设置有用于减小所述上连接机构与所述上环板 之间的碰撞力的缓冲层。
49.优选的，所述上环板与所述圆形环板之间的距离不大于10mm。
50.优选的，所述预埋机构包括主抗拉组件和辅助抗拉组件；
51.所述主抗拉组件和所述抗拉机构通过连接件与所述下连接机构连接；
52.所述辅助抗拉组件通过连接件与所述下连接机构连接。
53.基于同一发明构思，本发明还提供了一种摩擦型隔震系统，包括至少四组摩 擦型隔震装置；
54.所述摩擦型隔震装置的上连接机构，用于固定连接上部隔震设备；
55.所述摩擦型隔震装置的预埋机构，用于固定所述摩擦型隔震装置；
56.所述摩擦型隔震装置的所述上连接机构、所述滑动机构、所述下连接机构和 所述抗拉机构，用于对上部隔震设备进行隔震。
57.优选的，所述抗拉机构的上环板，用于对所述上连接机构形成抗拉力。
58.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
59.本发明提供了一种摩擦型隔震装置，包括：从上至下依次设置的上连接机构、 滑动机构、下连接机构和预埋机构；所述上连接机构下端开设有滑动凹槽；所述 下连接机构的上表面为下凹弧形表面；所述滑动机构的上端套设于所述滑动凹槽 内，且上端部与所述滑动凹槽的最内侧相适配；所述滑动结构的下端与所述下连 接机构上表面滑动连接；所述预埋机构安装于所述下连接机构上；所述下连接机 构的上表面设置有抗拉机构；所述抗拉机构与所述上连接结构卡接。本发明提供 的摩擦型隔震装置，适用于变压器、高压并联电抗器类电气设备，通过上连接机 构、滑动机构、下连接机构和抗拉机构的连接与配合，具有抗拉性能优越，位移 变形合理，且隔震周期稳定等特点。
附图说明
60.图1为本发明的摩擦型隔震装置的整体剖视结构示意图；
61.图2为本发明的上连接机构的剖视结构示意图；
62.图3为本发明的上连接机构的俯视示意图；
63.图4为本发明的下连接机构的剖视结构示意图；
64.图5为本发明的下连接机构的俯视示意图；
65.图6为本发明的抗拉机构的剖视结构示意图；
66.图7为本发明的抗拉机构的俯视示意图；
67.图8为本发明的滑动机构的剖视结构示意图。
68.其中，1、上连接机构；11、圆板；12、筒体结构；13、圆形环板；14、滑 动凹槽；2、滑动机构；21、柱状结构；22、半圆球状结构；23、四氟乙烯贴片； 3、下连接机构；31、弧形板；32、水平环形板；33、圆环；4、抗拉机构；41、 上环板；42、圆筒结构；43、下环板；44、缓冲层；5、预埋机构；51、主抗拉 组件；52、辅助抗拉组件。
具体实施方式
69.本发明公开了一种摩擦型隔震装置，适用于变压器、高压并联电抗器类电气 设备，具有抗拉性能优越，位移变形合理，且隔震周期稳定的特点。
70.实施例1
71.一种摩擦型隔震装置，如图1所示，包括：从上至下依次设置的上连接机构 1、滑动机构2、下连接机构3和预埋机构5；上连接机构1下端开设有滑动凹槽 14；下连接机构3的上表面为下凹弧形表面；滑动机构2的上端套设于滑动凹槽 14内，且上端部与滑动凹槽14的最内侧相适配；滑动结构的下端与下连接机构3上表面滑动连接；预埋机构5安装于下连接机构3上；下连接机构3的上表面 设置有抗拉机构4；抗拉机构4与上连接结构卡接。
72.上连接机构1，如图2和图3所示，包括从上至下依次同轴线设置的一个圆 板11、一
个筒体结构12和一个圆形环板13；滑动凹槽14包括筒体结构12的内 腔与圆形环板13的内孔；滑动机构2的端部依次穿设于圆形环板13的内孔和筒 体结构12的内腔中；圆形环板13的上表面与抗拉机构4卡接。滑动凹槽14半 径为30mm-40mm。滑动凹槽14的内表面做光滑处理，摩擦系数小于0.05。上连 接机构1材质为q345b，圆板11上开设有4个螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔实现圆 板11与上部隔震设备连接，圆板11尺寸参数由上部隔震设备结构形式确定。圆 形环板13与抗拉机构4形成卡扣结构，限制上部隔震设备竖向位移，达到抵抗 竖向拉力的效果。
73.滑动机构2，如图8所示，包括一个柱状结构21和一个固定连接于柱状结 构21上端的半圆球状结构22，材质为q345b；柱状结构21的下端与下连接机构 3上表面滑动连接；柱状结构21与半圆球状结构22的外径相同；滑动凹槽14 的内径不小于柱状结构21的外径。本实施例选用滑动凹槽14的内径大于柱状结 构21的外径；滑动凹槽14的最内侧设置为半圆球状凹槽，与半圆球状结构22 等径，且凹槽的内球面小于半圆球状结构22的球面，通过上连接机构1所传递 的压力保持与下连接机构3的滑动接触。半圆球状结构22半径为30mm-40mm， 做光滑处理。
74.滑动机构2朝向下凹弧形表面的端部设置有四氟乙烯贴片23，用于增加与 下连接机构3上表面的滑动耗能。
75.下连接机构3，如图4和图5所示，包括一个圆板11，材质为q345b；圆板 11包括固定连接的弧形板31和水平环形板32；弧形板31设置于圆板11的中心 位置；水平环形板32设置于圆板11的边缘位置；下凹弧形表面设置于弧形板 31的上表面；弧形板31的外径与水平环形板32的内径相等。滑动结构的下端 与弧形板31的上表面滑动连接；预埋机构5与抗拉机构4均安装于水平环形板 32上。下连接机构3上开设8个螺栓孔，分别通过螺栓与预埋机构5连接。
76.下连接机构3的上表面设置有圆环33，用于限制滑动机构2水平位移。圆 环33的内径与弧形板31的外径相等；滑动机构2滑动于圆环33内。圆环33 的内半径150mm-250mm，外半径170mm-270mm，高度为20mm。下凹弧形表面的圆 弧半径为3500mm。下凹弧形表面光滑处理，摩擦系数为0.1-0.15。
77.抗拉机构4，如图6和图7所示，用于在地震作用下产生抗拉力，包括从上 至下依次固定连接的上环板41、圆筒结构42和下环板43，材质为q345b，通过 螺栓与下连接机构3及预埋机构5连接。上环板41的外径与圆筒结构42的外径 相等，且的内径大于上连接机构1的筒体结构12的外径，上环板41厚10mm， 与上连接机构1上板形成卡扣结构，限制隔震装置竖向位移，达到抵抗竖向拉力 的效果。下环板43的内径与圆筒结构42的内径相等；下环板43安装于下连接 机构3的水平环形板32上；上连接机构1的圆形环板13与上环板41卡接。上 环板41、圆筒结构42和下环板43同轴线设置。上环板41的下表面设置有用于 减小上连接机构1与上环板41之间的碰撞力的缓冲层44，缓冲层44选用橡胶 材料，厚度为2mm，用于缓冲与上连接机构1的碰撞。抗拉机构4与上连接机构 1制作及安装的具体形式不做限制，本实施例选用抗拉机构4一体设置，上连接 机构1的圆形环板13与筒体结构12分体设置，安装过程中将上环板41与圆筒 结构42焊接，且上环板41与圆形环板13之间的距离不大于10mm。当隔震装置 竖向位移超过10mm时，滑动机构2与上连接机构1通过连接接触形成抗拉力， 限制隔震装置竖向位移，确保上部隔震设备稳定。
78.预埋机构5，如图1所示，包括主抗拉组件51和辅助抗拉组件52；主抗拉 组件51包括套筒及锚筋，锚筋直径20mm，长度400mm，数量为4套，和抗拉机 构4通过连接件与下连接机构3连接；辅助抗拉组件52包括锚筋，锚筋直径20mm， 长度200mm，数量为4套，通过连接件与下连接机构3连接。本实施例中连接件 选用螺栓。锚筋通过与基础混凝土预埋，保证隔震装置安装强度。
79.实施例2
80.本发明还提供了一种摩擦型隔震系统，包括至少四组摩擦型隔震装置；摩擦 型隔震装置的上连接机构1，用于固定连接上部隔震设备；摩擦型隔震装置的预 埋机构5，用于固定摩擦型隔震装置；摩擦型隔震装置的上连接机构1、滑动机 构2、下连接机构3和抗拉机构4，用于对上部隔震设备进行隔震。
81.抗拉机构4的上环板41，用于对上连接机构1形成抗拉力。
82.下连接机构3的圆环33，用于限制滑动机构2的水平位移。
83.抗拉机构4的缓冲层44，用于缓冲抗拉机构4与上连接机构1的碰撞。
84.滑动机构2下端的聚四氟乙烯贴片23，用于消耗滑动机构2与下连接机构3 上表面之间的滑动动能。
85.实施例3
86.单个隔震设备下方设置至少四组摩擦型隔震装置，若设置为四组，则按照 2*2方式排布；若设置为六组，则按照2*3方式排布；若设置为五组，则按照212 方式排布。
87.本实施例采用单个隔震设备下方布置8个隔震装置的方式，且按照2*4的方 式排布为例。
88.上连接机构1上板尺寸为φ310mm
×
20mm，螺栓孔径为φ26mm，数量为4，孔 距为210mm；下板尺寸为φ310mm
×
10mm；连接筒高度55mm，厚10mm，滑动凹槽 14半径为30mm，凹槽内表面摩擦系数为0.05。所有部件材料为q345b。
89.下连接机构3尺寸为φ650mm
×
20mm，材质为q345b，内圈4个内螺纹孔直径 为20mm，间距为430mm
×
430mm，用于和辅助预埋机构5连接；外圈4个螺栓孔 直径为26mm，间距为580mm
×
580mm，用于和主预埋机构5及抗拉机构4连接。 板上表面设置内半径165mm，外半径175mm圆环33，高度为20mm。圆环33内部 表面圆弧半径为3500mm，表面光滑处理，摩擦系数为0.15。
90.抗拉机构4为筒状结构，下板尺寸为φ650mm
×
20mm，4个螺栓孔直径为26mm， 间距为580mm
×
580mm，用于和主预埋机构5及下连接机构3连接。上板尺寸 φ530mm
×
10mm，中心处开φ270mm孔。筒状机构高度为55mm。厚度10mm。
91.滑动机构2总高度170mm，上部半圆球状结构22半径为30mm，底部滑动部 分直径为120mm。滑动机构2下端粘贴聚四氟乙烯贴片23直径为90mm。
92.预埋机构5分为主预埋机构5及辅助预埋机构5，其中主预埋机构5螺杆为 4根，长度为400mm，直径20mm，辅助预埋机构5螺杆为4根，长度200mm，直 径20mm。
93.以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的 权利要求范围之内。