一種采用混合減震技術(shù)的文物防震裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防震裝置，尤其涉及一種用于保護(hù)可移動(dòng)文物免受地震損害的采用混合減震技術(shù)的文物防震裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在文物防震保護(hù)的諸多環(huán)節(jié)中，浮放展陳可移動(dòng)文物的防震是重要一環(huán)。對(duì)于庫房存放的可移動(dòng)文物可以定制囊匣、緩沖包裝等方法防震，浮放展陳文物無法采用這些方法，而傳統(tǒng)的防震方法，如:重心下降法、固定安置法(含粘、吸、捆、卡、支等手段)及吸震坐墊法，在強(qiáng)震情況下效果不佳，實(shí)驗(yàn)研究中有些方法甚至出現(xiàn)劃傷、折斷浮放物的情況。浮放展陳文物防震裝置運(yùn)用先進(jìn)的科技手段提高地震防范能力，使用柜內(nèi)型防震機(jī)構(gòu)，不需改變文物原展陳方式，也無需改造博物館場地和陳列柜，因此柜內(nèi)型防震機(jī)構(gòu)是博物館對(duì)浮放展陳珍貴文物實(shí)施防震保護(hù)的首選。
[0003]日本AS株式會(huì)社的TCR(Tuned Configurat1n Rail)柜內(nèi)型文物防震產(chǎn)品為一機(jī)械式雙向軌道隔震器，它由上下兩層組成，每層有4個(gè)輪子及4個(gè)可調(diào)軌道，通過材料變形和摩擦等來吸收和減小震動(dòng)能量，以達(dá)到水平減震的目的。從上海博物館和臺(tái)北故宮博物院對(duì)日本TCR產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，其滑動(dòng)位移量設(shè)計(jì)值過大，要求展柜內(nèi)有足夠大的容許位移，否則不能保證減震過程中臺(tái)面不與展柜內(nèi)壁碰撞。
[0004]減震技術(shù)可分為被動(dòng)減震、主動(dòng)減震和混合減震三類。被動(dòng)減震機(jī)構(gòu)主要由彈性元件和阻尼元件組成，工作時(shí)不消耗外部能源，只是耗散或暫時(shí)存儲(chǔ)震動(dòng)能量。主動(dòng)減震機(jī)構(gòu)主要由傳感器、控制器和執(zhí)行器等元件組成，工作時(shí)消耗外部能源，由傳感器檢測震動(dòng)信息，控制器控制執(zhí)行器反向做功，抵消震動(dòng)?；旌蠝p震是指同時(shí)采用主動(dòng)和被動(dòng)減震技術(shù)。
[0005]目前，國內(nèi)外同類機(jī)構(gòu)均采用被動(dòng)減震技術(shù)。公開號(hào)為CN102401081A的專利文獻(xiàn)公開了一種磁力懸空三維文物隔震裝置，包括由上至下平行設(shè)置的頂板、中間板與底板，所述頂板與中間板通過至少三個(gè)套筒結(jié)構(gòu)相連，使頂板能夠相對(duì)中間板豎直移動(dòng)；在每一副套筒結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有在垂向上相互排斥的磁石，使頂板以及頂板上文物懸浮；在所述底板上設(shè)有至少三個(gè)傾斜面，各傾斜面上樞設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)軸，各所述回轉(zhuǎn)軸鉸接一根回轉(zhuǎn)臂，各所述回轉(zhuǎn)臂的延伸端連接有一個(gè)連接塊，各所述連接塊均與所述中間板固定連接，各所述連接塊下端通過萬向腳與各傾斜面的最低位置接觸。公開號(hào)為CN102401080A的專利文獻(xiàn)公開了一種帶限位保護(hù)系統(tǒng)三維文物隔震裝置，包括平行設(shè)置的底板和頂板、豎向設(shè)置在底板和頂板之間的相面對(duì)的第一連桿系統(tǒng)和第二連桿系統(tǒng)、以及與頂板下方連接的能夠沿豎直方向伸縮的彈性構(gòu)件，其中第一連桿系統(tǒng)和第二連桿系統(tǒng)在底板上的投影連線形成矩形；第一和第二連桿系統(tǒng)包括至少兩根豎向連桿，連桿的上端部通過第一銷軸與頂板的伸出部分鉸接，連桿的下端部通過第二銷軸與一連接板的一端鉸接，第一銷軸和第二銷軸的軸向平行并且與第一和第二連桿系統(tǒng)在底板上的投影線垂直，連接板的另一端通過水平向樞軸與底板樞接，水平向樞軸的軸向與上述投影線平行。公開號(hào)為CN102374259A公開了一種獨(dú)立式平行連桿三維文物隔震裝置，其包括平行設(shè)置的底板與頂板，還包括豎向連接在底板與頂板之間的四副獨(dú)立設(shè)置的平行連桿減震器，所述四副平行連桿減震器在所述底板上的投影連接線形成矩形；每一副平行連桿減震器包括至少一個(gè)平行四連桿機(jī)構(gòu)，所述平行四連桿機(jī)構(gòu)上下分別與所述頂板以及底板樞接，所述隔震裝置上設(shè)有至少一個(gè)能夠使所述隔震裝置維持在平衡位置的復(fù)位彈簧機(jī)構(gòu)。公開號(hào)為CN201649294U的專利文獻(xiàn)公開了一種文物隔震復(fù)合支座，包括連接板以及設(shè)置在所述連接板上的限位組件一、限位組件二和彈簧體，所述限位組件一對(duì)稱設(shè)置在連接板前后兩端，所述限位組件二對(duì)稱設(shè)置在連接板左右兩端，所述彈簧體設(shè)置在連接板中部，所述彈簧體上部設(shè)置有聚四氟乙烯板，所述聚四氟乙烯板上部設(shè)置有不銹鋼板，所述不銹鋼板上部設(shè)置有夾層隔震支座，所述夾層隔震支座與限位組件一之間以及夾層隔震支座與限位組件二之間均設(shè)置有緩沖體，且所述緩沖體與限位組件一和限位組件二固定連接。
[0006]被動(dòng)減震機(jī)構(gòu)的彈性和阻尼等參數(shù)無法根據(jù)地震波動(dòng)的具體情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，這決定了被動(dòng)減震技術(shù)對(duì)各種地震波動(dòng)的適應(yīng)性有限。另外，被動(dòng)減震機(jī)構(gòu)最大滑動(dòng)位移的進(jìn)一步改善也遇到瓶頸，在更短的滑動(dòng)位移下被動(dòng)減震機(jī)構(gòu)幾乎不可能將震動(dòng)能量耗散完。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)各種地震波動(dòng)的適應(yīng)性有限的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種采用混合減震技術(shù)的文物防震裝置。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0009]—種采用混合減震技術(shù)的文物防震裝置，包括由下至上依次疊置的底座、第一滑座和第二滑座，所述第一滑座具有X向自由度，所述第二滑座具有Y向自由度，所述X向和Y向?yàn)樗较蚯宜酵队敖徊妫?br>[0010]所述第一滑座和底座以及第一滑座和第二滑座之間均設(shè)有主動(dòng)減震機(jī)構(gòu)和被動(dòng)減震機(jī)構(gòu)；
[0011 ] 所述的主動(dòng)減震機(jī)構(gòu)包括:
[0012]沿X向或Y向布置且由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲桿，
[0013]與所述第一滑座或第二滑座同步運(yùn)動(dòng)并與絲桿螺紋配合的滑套，檢測底座或第一滑座運(yùn)動(dòng)加速度的加速度計(jì)，所述加速度計(jì)用于輸出控制所述電機(jī)的信號(hào)。
[0014]本發(fā)明的第一滑座和第二滑座在外力作用下可分別沿X向和Y向滑動(dòng)，從而第二滑座上的文物可在水平面上實(shí)現(xiàn)任意方向的位移。
[0015]本發(fā)明的減震機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)減震機(jī)構(gòu)和被動(dòng)減震機(jī)構(gòu)，分為地震和非地震兩種工作模式。非地震工作模式下，用作主動(dòng)減震控制的電氣系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)，僅運(yùn)行被動(dòng)減震機(jī)構(gòu)；當(dāng)加速度計(jì)檢測到外部加速度超過設(shè)定閾值時(shí)，其發(fā)送指令到電機(jī)，文物防震裝置切換為地震工作模式，電機(jī)通過絲桿帶動(dòng)第一滑座和第二滑座進(jìn)行反向位移補(bǔ)償，抵消震動(dòng)位移，實(shí)施主動(dòng)減震。
[0016]本發(fā)明的文物防震裝置采用混合減震技術(shù)，能根據(jù)地震波動(dòng)的具體情況進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，能適應(yīng)各種地震波動(dòng)，同時(shí)能在較短的滑動(dòng)位移下將震動(dòng)能量耗散完，降低對(duì)展柜尺寸的要求。
[0017]本發(fā)明的相鄰兩層板之間可以通過多種方式滑動(dòng)配合，為增加相鄰兩層板之間滑動(dòng)的穩(wěn)定性，作為優(yōu)選，所述底座設(shè)有適應(yīng)第一滑座X向運(yùn)動(dòng)的X向?qū)к?，所述第一滑座設(shè)有適應(yīng)第二滑座Y向運(yùn)動(dòng)的Y向?qū)к墶?br>[0018]作為優(yōu)選，所述被動(dòng)減震機(jī)構(gòu)為阻尼器和/或彈簧。
[0019]作為優(yōu)選，所述的第一滑座或第二滑座均設(shè)有套設(shè)在絲桿上的第一限位板和第二限位板，所述滑套位于第一限位板和第二限位板之間。
[0020]作為優(yōu)選，所述的彈簧設(shè)置在滑套與第一限位板和第二限位板之間。
[0021]本發(fā)明中的絲杠為滾珠絲杠?；着c限位板之間的彈簧可以起到被動(dòng)減震的作用，同時(shí)，在主動(dòng)減震過程中，彈簧還起到緩沖濾波作用，吸收由地面?zhèn)鱽淼母哳l地震橫波，進(jìn)一步保護(hù)文物。
[0022]作為優(yōu)選，所述的電機(jī)帶有制動(dòng)器。
[0023]作為優(yōu)選，所述的主動(dòng)減震機(jī)構(gòu)包括檢測第一滑座或第二滑座的滑動(dòng)位移的直線位移傳感器，所述用于輸出控制所述電機(jī)的信號(hào)。
[0024]直線位移傳感器的固定端安裝在底座或第一滑座上，直線位移傳感器隨動(dòng)軸的自由端與第一限位板或第二限位板固定連接，用于測定第一滑座或第二滑座的實(shí)際直線移動(dòng)距離，并輸出所測得的直線移動(dòng)距離數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定的計(jì)算方法來控制電機(jī)的動(dòng)作。
[0025]考慮到地震時(shí)外部電源可能會(huì)被切斷，本發(fā)明的文物防震裝置設(shè)有備用電源。
[0026]在非地震工作模式下，文物防震裝置采用外部供電并給備用電源充電；當(dāng)文物防震裝置進(jìn)入地震工作模式時(shí)，啟用備用電源供電，確保在地震中電氣系統(tǒng)能穩(wěn)定工作。
[0027]作為優(yōu)選，所述的第二滑座上設(shè)有豎直減震機(jī)構(gòu)，豎直減震機(jī)構(gòu)的上部為載物臺(tái)。
[0028]豎直減震機(jī)構(gòu)可采用現(xiàn)有技術(shù)，例如:PE泡棉，對(duì)文物實(shí)施豎直方向上的減震。
[0029]作為優(yōu)選，所述的X向和Y向相互垂直。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0031]本發(fā)明采用混合減震技術(shù)，非地震工作模式時(shí)采用被動(dòng)減震，地震工作模式時(shí)采用主動(dòng)減震，且非地震工作模式和地震工作模式之間可根據(jù)外部震動(dòng)情況自動(dòng)切換，主動(dòng)減震輔以被動(dòng)減震。非地震工作模式時(shí)系統(tǒng)的能量消耗極小，節(jié)能環(huán)保，適合對(duì)文物進(jìn)行長期保存，地震工作模式時(shí)能有效濾波，保護(hù)文物免受沖擊，本發(fā)明在大大減小文物加速