一种平动与转动功能分离耐久型球形支座
技术领域
本实用新型涉及桥梁工程设备技术领域，具体涉及一种平动与转动功能分离耐久型球形支座。
背景技术
支座是桥梁工程中承接梁体和墩台的关键构件，通过支座将荷载和位移传递给墩台，从而保证车辆运行时安全可靠，目前的支座结构一般采用有盆式橡胶钢支座或球型钢支座等。
现有的盆式橡胶钢支座是利用钢盆内的橡胶块变形实现转动；利用耐磨板和不锈钢板之间的平面滑动来适应梁体变形与位移的要求。钢盆壁不仅承受荷载产生的水平力，同时在竖向压力作用下，橡胶块还会产生侧向压力，而且钢盆壁还与钢盆底座板共同承受竖向压力，具有以下缺点：橡胶会随着一定的使用环境和年限而逐渐老化，以致于影响使用寿命，使转动附加弯矩值大。
现有的球型钢支座，钢球冠倒置，球面朝下，通过球面钢衬板和球面耐磨板的滑动来实现支座的转动；利用钢球冠顶平面的耐磨板和上支座板的不锈钢板之间的滑动来适应梁体变形与位移的要求。固定型支座利用上钢板传递水平力，活动型支座利用球冠传递水平力；在竖向压力、水平力和转动力矩作用下，球冠是一个多向复杂的受力构件，具有以下缺点：转动球冠未封闭，转动面易被污染，球冠底部曲面转动与滑动未分离，使得耐磨板磨耗大；球冠部件既要转动也要滑动，受力、位移多重叠加，工况复杂；球冠在转动的同时还需承受水平分力和竖向力，转动与滑动复合受力，球冠底部处于偏压状态，球冠有滑出下支座板的趋势，受力不均匀、不明确、结构稳定性相对较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种平动与转动功能分离耐久型球形支座，用以解决支座在受力时，平动与转动复合受力，造成支座受力不均、不明确、结构稳定性差的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下方案：
一种平动与转动功能分离耐久型球形支座，包括球形支座本体和底座板，所述球形支座由上至下依次设有上支座板、球冠及下支座板，所述上支座板底部的凹曲面与球冠顶部的凸曲面匹配贴合设置且能相对转动，所述上支座板下部分和球冠均设置在下支座板的装配槽内，所述下支座板设置在底座板上且能在底座板上表面滑动。
由于采用上述技术方案，本实用新型包括球形支座本体和位于球形支座本体下方的底座板，球形支座为现有的支座，由上到下依次设有上支座板、球冠及下支座板，上支座板底部设有凹曲面，球冠顶部设有凸曲面，凹曲面和凸曲面相互贴合实现转动功能，上支座板的下部分和球冠整体设置在下支座板的装配槽内，球冠边缘与装配槽内壁之间形成便于球冠活动的间隙，当上支座板转动时下支座板内的球冠下平面产生水平滑移，以适应上支座板的转动姿态，始终保持球冠下平面与下支座板板底面密贴，避免了在水平力的作用下，球冠因转动有滑出下支座板的趋势，下支座板设置在底座板上，下支座板能在底座板上表面滑动，上支座板与球冠的相对转动及下支座板与底座板的相对滑动是相互分离的，球冠底面承受较小的水平力，产生的水平滑移以保持球冠下平面与下支座板板底面紧密相贴，支座受到的主要水平力传递到下支座板，由下支座板在底座板上滑动消耗水平力，从而避免了球冠转动与滑动复合受力，球冠滑出下支座板装配槽的风险，造成支座受力不均、不明确、结构稳定性差的问题。
进一步地，作为优选，所述底座板上表面两侧分别设有挡板，两挡板之间形成一个安装槽，上支座板位于安装槽内且能在该安装槽内滑动。
由于采用上述技术方案，在底座板上表面两侧分别设有挡板，挡板可采用焊接或者一体化与底座板连接，两挡板之间形成一个安装槽，下支座板能在该安装槽内水平滑动，安装槽还能有效的限制下支座板的滑动位移，避免因水平力过大，下支座板滑出底座板，造成落梁的风险，底座板上的安装槽能适用各种支座的安装，只需要支座的下座板与安装槽匹配，整个支座便能实现水平滑动耗能的作用，具有较广的适用性。
进一步地，作为优选，所述凹曲面内嵌入有第一滑板，且第一滑板的上、下面分别与凹曲面和凸曲面相贴合，所述球冠底面嵌入有第二滑板，所述下支座板底面嵌入有第三滑板。
由于采用上述技术方案，所述第一滑板的上部分嵌入上支座板底部的凹曲面内部，第一滑板整体为曲面板，该曲面板与上支座板的凹曲面和下支座板的凸曲面都相匹配，第一滑板的上、下面分别与凹曲面和凸曲面相贴合，这样使得上支座板在球冠的凸曲面上转动更为平顺，磨损更小，所述球冠底面嵌入有第二滑板，下支座板底面嵌入有第三滑板，滑板能有效减少相互两个接触面的摩擦损伤，延长支座的各部件的耐久度。
进一步地，作为优选，所述第一滑板与球冠之间设有与球冠的凸曲面贴合的第一不锈钢板，第一不锈钢板与球冠固定连接，所述装配槽底面上固定设有位于第二滑板底面的第二不锈钢板，所述安装槽底面上固定设有位于第三滑板底面的第三不锈钢板。
由于采用上述技术方案，第一滑板与球冠顶面之间设有第一不锈钢板，第一不锈钢板与球冠的凸曲面贴合，第一不锈钢板可采用焊接或其它固定连接的方式固定在球冠顶部，不锈钢板的摩擦系数较小，能减少第一滑板与球冠之间的磨损，这样使得支座的转动功能更为优异，同时不锈钢板具有很好的耐磨性、抗腐蚀性和抗老化能力，使得支座的耐久度越好；装配槽底面与第二滑板之间设有第二不锈钢板，第二不锈钢板固定设置在装配槽底面，可以采用焊接或其它固定连接方式连接，第二滑板和第二不锈钢板能有效的防止球冠底面与装配槽的摩擦损耗；安装槽底面上固定设有位于第三滑板底面的第三不锈钢板，第三滑板和第三不锈钢板的相互配合，减少下支座板在安装槽内水平滑动时的摩擦损耗，不锈钢板的摩擦系数较小，下支座板的水平滑移更为顺畅。
进一步地，作为优选，所述第一不锈钢板与上支座板之间设有第一密封垫，第一密封垫嵌入上支座板底面，第一密封垫与第一滑板之间有第一间隙；所述第二不锈钢板与球冠之间设有第二密封垫，第二密封垫嵌入球冠底面，第二密封垫与第二滑板之间有第二间隙；所述第三不锈钢板与下支座板之间设有第三密封垫，第三密封垫嵌入下支座板底面，第三密封垫与第三滑板之间设有第三间隙。
进一步地，作为优选，所述第一间隙、第二间隙和第三间隙内均注入有硅脂。
由于采用上述技术方案，在上支座板底面嵌入第一密封垫，第一密封垫位于第一滑板侧面，且与第一滑板之间形成第一间隙，第一密封垫可以有效防止外部杂质进入上支座板的凹曲面与球冠的凸曲面之间，影响转动性能，在第一间隙中加注硅脂，不仅可以加强支座的密封性能，硅脂能在支座受力转动时逐渐进入凹曲面和凸曲面之间，进一步减小摩擦面之间的摩擦系数，同时硅脂对支座内因摩擦、转动产生的热量有散热效果；在球冠底面嵌入第二密封垫，第二密封垫位于第二滑板侧面，且与第二滑板之间形成第二间隙，第二密封垫可以有效防止外部杂质进入球冠底面与装配槽之间，在第二间隙中加注硅脂，不仅可以加强支座的密封性能，硅脂能在球冠滑移时逐渐进入球冠底面与装配槽底面之间，进一步减小摩擦面之间的摩擦系数，同时硅脂对支座内因摩擦、滑动产生的热量有散热效果；在下支座板底面嵌入第三密封垫，第三密封垫位于第三滑板侧面，且与第三滑板之间形成第三间隙，第三密封垫可以有效防止外部杂质进入下支座板底面与安装槽底面之间，影响下支座板的水平滑动性能，在第三间隙中加注硅脂，不仅可以加强支座的密封性能，硅脂能在下支座板水平滑移时逐渐进入下支座板底面与安装槽底面之间，进一步减小摩擦面之间的摩擦系数，同时硅脂对支座内因摩擦、滑动产生的热量有散热效果。
进一步地，作为优选，所述上支座板下部分表面与装配槽开口边缘之间设有防尘密封圈，防尘密封圈嵌入在上支座板下部分表面。
由于采用上述技术方案，所述是上支座板的下部分表面与装配槽开口的边缘之间设有防尘密封圈，防尘密封圈嵌入在上支座板下部分的表面内，防尘密封圈防止杂质进入装配槽内，影响上支座板与球冠的转动性能。
进一步地，作为优选，所述安装槽的开口处内边缘设有第四不锈钢板，所述下支座板下部表面设有与第四不锈钢板对应的第五不锈钢板。
由于采用上述技术方案，所述安装槽的开口处内边缘设有第四不锈钢板，下支座板下部表面设有与该不锈钢板对应的第五不锈钢板，两不锈钢板有效的降低下支座板与安装槽开口处的摩擦系数，减少摩擦损耗，使得下支座板在安装槽内的水平滑动更为顺畅。
进一步地，作为优选，所述第一滑板、第二滑板和第三滑板均为网状分子结构聚四氟乙烯耐磨板材料，所述球冠通过铸造铝合金一次加工成型，球冠表面经研磨抛光处理，所述底座板采用钢材料浇筑一次成型。
由于采用上述技术方案，所述第一滑板、第二滑板和第三滑板均为网状分子结构聚四氟乙烯耐磨板材料，聚四氟乙烯材料具有良好的力学性能，摩擦系数是高分子材料中最低的，配合摩擦系数同样低的不锈钢板，二者之间的相对滑动十分顺畅，能够很好的通过滑动或转动来同步桥梁发生的自由位移，二者同时具有很强的耐磨性、耐腐蚀性、抗老化能力。并且聚四氟乙烯材料在-180至250摄氏度的温度范围中性能长期保持稳定，相比于其它高分子材料具有更大的使用温度范围，能在各种环境中的桥梁支座上使用，所述球冠通过铸造铝合金一次加工成型，球冠表面经研磨抛光处理，所述底座板采用钢材料浇筑一次成型，减少焊接的加工工时，节约了用钢量，降低了成本。
本实用新型具有的有益效果：
1、将球形支座本体置于底座板的安装槽内，球形支座的球冠正置于下支座板的装配槽内，利用球冠凸曲面和上支座板凹曲面贴合实现转动，滑动位移通过下支座板在安装槽内来实现；当上支座板转动时装配槽内球冠下平面产生水平滑移，以适应上支座板的转动姿态，始终保持球冠下平面与装配槽底面密贴，避免了在水平力的作用下，球冠因转动有滑出下支座板的趋势，实现了转动与平动的分离，使得球冠在转动的同时不会转动与滑动复合受力，支座受力均匀、明确、结构稳定性相对较好。
2、利用下支座板的环向侧壁承受上支座板传来的水平力，球冠和下支座板承受上支座板传来的竖向力，球冠下滑动面同步位移释放弯矩，避免了曲面复合受力而出现应力集中的现象。
3、由于上支座板转动时下支座板内球冠下平面产生水平滑移，以使上支座板顶平面维持水平姿态，避免了转动与滑动复合使转动产生附加水平位移，而增加滑板的累计磨耗量。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为实施例2的结构示意图；
图3为安装槽示意图；
图4为图2中S处局部放大图。
附图标记：1-上支座板，101-凹曲面，2-球冠，201-凸曲面，3-下支座板，4-底座板，5-装配槽，6-安装槽，7-活动间隙，8-防尘密封圈，9-第一滑板，10第二滑板，11-第三滑板，12-第一不锈钢板，13-第二不锈钢板，14-第三不锈钢板，15-第一密封垫，16-第二密封垫，17-第三密封垫，18-第一间隙，19-第二间隙，20-第三间隙，21-第四不锈钢板，22-第五不锈钢板，23-挡板。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1
一种平动与转动功能分离耐久型球形支座，包括球形支座本体和底座板4，所述球形支座由上至下依次设有上支座板1、球冠2及下支座板3，所述上支座板1底部的凹曲面101与球冠2顶部的凸曲面201匹配贴合设置且能相对转动，所述上支座板1下部分和球冠2均设置在下支座板3的装配槽5内，所述下支座板3设置在底座板4上且能在底座板4上表面滑动。
具体的，如图1所示，本实用新型包括球形支座本体和位于球形支座本体下方的底座板4，球形支座为现有的支座，由上到下依次设有上支座板1、球冠2及下支座板3，上支座板1底部设有凹曲面101，球冠2顶部设有凸曲面201，凹曲面101和凸曲面201相互贴合实现转动功能，上支座板1的下部分和球冠2整体设置在下支座板3的装配槽5内，球冠2边缘与装配槽5内壁之间形成有便于球冠活动的活动间隙7，当上支座板1转动时下支座板3内的球冠2下平面产生水平滑移，以适应上支座板1的转动姿态，始终保持球冠2下平面与下支座板3板底面密贴，避免了在水平力的作用下，球冠2因转动有滑出下支座板3的趋势，下支座板3设置在底座板4上，下支座板3能在底座板4上表面滑动，上支座板1与球冠2的相对转动及下支座板3与底座板4的相对滑动是相互分离的，球冠2底面承受较小的水平力，产生的水平滑移以保持球冠2下平面与下支座板3板底面紧密相贴，支座受到的主要水平力传递到下支座板3，由下支座板3在底座板4上滑动消耗水平力，从而避免了球冠2转动与滑动复合受力，球冠2滑出下支座板3装配槽5的风险，造成支座受力不均、不明确、结构稳定性差的问题。
实施例2
在上述实施例的基础上，所述底座板4上表面两侧分别设有挡板23，两挡板23之间形成一个安装槽6，上支座板1位于安装槽3内且能在该安装槽6内滑动。
具体的，如图2和3所示，在底座板4上表面两侧分别设有挡板23，挡板23可采用焊接或者一体化与底座板4连接，两挡板23之间形成一个安装槽6，下支座板3能在该安装槽6内水平滑动，安装槽6还能有效的限制下支座板3的滑动位移，避免因水平力过大，下支座板滑3出底座板4，造成落梁的风险，底座板4上的安装槽6能适用各种支座的安装，只需要支座的下座板与安装槽6匹配，整个支座便能实现水平滑动耗能的作用，具有较广的适用性。
实施例3
在上述实施例的基础上，所述凹曲面101内嵌入有第一滑板9，且第一滑板9的上、下面分别与凹曲面101和凸曲面201相贴合，所述球冠2底面嵌入有第二滑板10，所述下支座板3底面嵌入有第三滑板11。
具体的，如图4所示，所述第一滑板9的上部分嵌入上支座板1底部的凹曲面101内部，第一滑板9整体为曲面板，该曲面板与上支座板1的凹曲面101和下支座板的凸曲面都相匹配，第一滑板9的上、下面分别与凹曲面101和凸曲面201相贴合，这样使得上支座板1在球冠的凸曲面201上转动更为平顺，磨损更小，所述球冠2底面嵌入有第二滑板10，下支座板3底面嵌入有第二滑板11，滑板能有效减少相互两个接触面的摩擦损伤，延长支座的各部件的耐久度。
在上述实施例的基础上，所述第一滑板9与球冠2之间设有与球冠2的凸曲面201贴合的第一不锈钢板12，第一不锈钢板12与球冠2固定连接，所述装配槽5底面上固定设有位于第二滑板10底面的第二不锈钢板13，所述安装槽底面上固定设有位于第二滑板11底面的第三不锈钢板14。
具体的，第一滑板9与球冠2顶面之间设有第一不锈钢板12，第一不锈钢板12与球冠的凸曲面201贴合，第一不锈钢板12可采用焊接或其它固定连接的方式固定在球冠2顶部，不锈钢板的摩擦系数较小，能减少第一滑板9与球冠2之间的磨损，这样使得支座的转动功能更为优异，同时不锈钢板具有很好的耐磨性、抗腐蚀性和抗老化能力，使得支座的耐久度越好；装配槽5底面与第二滑板10之间设有第二不锈钢板13，第二不锈钢板13固定设置在装配槽5底面，可以采用焊接或其它固定连接方式连接，第二滑板10和第二不锈钢板13能有效的防止球冠2底面与装配槽5的摩擦损耗；安装槽6底面上固定设有位于第二滑板11底面的第三不锈钢板14，第二滑板11和第三不锈钢板14的相互配合，减少下支座板3在安装槽6内水平滑动时的摩擦损耗，不锈钢板的摩擦系数较小，下支座板6的水平滑移更为顺畅。
在上述实施例的基础上，所述第一不锈钢板12与上支座板1之间设有第一密封垫15，第一密封垫15嵌入上支座板1底面，第一密封垫15与第一滑板9之间有第一间隙18；所述第二不锈钢板13与球冠2之间设有第二密封垫16，第二密封垫16嵌入球冠2底面，第二密封垫16与第二滑板10之间有第二间隙19；所述第三不锈钢板14与下支座板3之间设有第三密封垫17，第三密封垫17嵌入下支座板3底面，第三密封垫17与第二滑板11之间设有第三间隙20。
所述第一间隙18、第二间隙19和第三间隙20内均注入有硅脂。
具体的，在上支座板1底面嵌入第一密封垫15，第一密封垫15位于第一滑板9侧面，且与第一滑板9之间形成第一间隙18，第一密封垫15可以有效防止外部杂质进入上支座板1的凹曲面101与球冠2的凸曲面201之间，影响转动性能，在第一间隙18中加注硅脂，不仅可以加强支座的密封性能，硅脂能在支座受力转动时逐渐进入凹曲面101和凸曲面201之间，进一步减小摩擦面之间的摩擦系数，同时硅脂对支座内因摩擦、转动产生的热量有散热效果；在球冠2底面嵌入第二密封垫16，第二密封垫16位于第二滑板10侧面，且与第二滑板10之间形成第二间隙19，第二密封垫16可以有效防止外部杂质进入球冠2底面与装配槽5之间，在第二间隙19中加注硅脂，不仅可以加强支座的密封性能，硅脂能在球冠2滑移时逐渐进入球冠2底面与装配槽5底面之间，进一步减小摩擦面之间的摩擦系数，同时硅脂对支座内因摩擦、滑动产生的热量有散热效果；在下支座板3底面嵌入第三密封垫17，第三密封垫17位于第二滑板11侧面，且与第二滑板11之间形成第三间隙20，第三密封垫17可以有效防止外部杂质进入下支座板3底面与安装槽6底面之间，影响下支座板3的水平滑动性能，在第三间隙20中加注硅脂，不仅可以加强支座的密封性能，硅脂能在下支座板3水平滑移时逐渐进入下支座板3底面与安装槽6底面之间，进一步减小摩擦面之间的摩擦系数，同时硅脂对支座内因摩擦、滑动产生的热量有散热效果。
实施例4
在上述实施例的基础上，所述上支座板1下部分表面与装配槽5开口边缘之间设有防尘密封圈8，防尘密封圈8嵌入在上支座板1下部分表面。
具体的，如图2所示，所述是上支座板1的下部分表面与装配槽5开口的边缘之间设有防尘密封圈8，防尘密封圈8嵌入在上支座板1下部分的表面内，防尘密封圈8防止杂质进入装配槽5内，影响上支座板1与球冠2的转动性能。
在上述实施例的基础上，所述安装槽6的开口处内边缘设有第四不锈钢板21，所述下支座板3下部表面设有与第四不锈钢板21对应的第五不锈钢板22。
具体的，所述安装槽6的开口处内边缘设有第四不锈钢板21，下支座板3下部表面设有与该不锈钢板对应的第五不锈钢板22，两不锈钢板有效的降低下支座板3与安装槽6开口处的摩擦系数，减少摩擦损耗，使得下支座板3在安装槽6内的水平滑动更为顺畅。
实施例5
在上述实施例的基础上，所述第一滑板99、第二滑板1010和第二滑板1111均为网状分子结构聚四氟乙烯耐磨板材料，所述球冠2通过铸造铝合金一次加工成型，球冠2表面经研磨抛光处理，所述底座板4采用钢材料浇筑一次成型。
具体的，所述第一滑板99、第二滑板1010和第二滑板1111均为网状分子结构聚四氟乙烯耐磨板材料，聚四氟乙烯材料具有良好的力学性能，摩擦系数是高分子材料中最低的，配合摩擦系数同样低的不锈钢板，二者之间的相对滑动十分顺畅，能够很好的通过滑动或转动来同步桥梁发生的自由位移，二者同时具有很强的耐磨性、耐腐蚀性、抗老化能力。并且聚四氟乙烯材料在-180至250摄氏度的温度范围中性能长期保持稳定，相比于其它高分子材料具有更大的使用温度范围，能在各种环境中的桥梁支座上使用，所述球冠通过铸造铝合金一次加工成型，球冠2表面经研磨抛光处理，转动时更为顺畅，所述底座板4采用钢材料浇筑一次成型，减少加工工时，节约了用钢量，降低了成本。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。
