CN114687283A - 一种摩擦位移可复位支座 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摩擦位移可复位支座，包括支座下支撑件、支座内下支撑件、控移动外围挡圈、中间卡件、弹簧小圈端卡件、弹簧大圈端卡件、锥形弹簧、碟形弹簧和碟形弹簧卡件，所述的支座上支撑件上表面与外界物体下表面固连，下表面同过碟形弹簧和锥形弹簧连接中间卡件；所述的中间卡件四周通过若干锥形弹簧连接控移动外围挡圈，下端通过碟形弹簧和锥形弹簧连接支座内下支撑件；所述的支座内下支撑件放置在支座下支撑件上；所述的支座下支撑件与控移动外围挡圈以及外界物体上表面固连。本发明能够减小竖向振动、水平振动的作用力，保护被连接的物体，适用具有广泛竖向振动、水平振动及竖向、水平向间任意角度振动频谱范围的领域。

Description

一种摩擦位移可复位支座

技术领域

本发明涉及一种支座装置，能够用于土木、建筑结构、机械、交通、航空、航天、输送管线、桥梁等领域方面。

背景技术

支座装置广泛应用于土木、建筑结构、机械、交通等领域，包括适用于建筑结构、机械的移动防脱离支座，适用于公路和铁路桥梁的支座，适用于航空、航天设备的主动、被动控制支座，以及适用于管道、线路的被动控制支座。

目前常用的移动支座包括：

1.一种双面限位摩擦滑移支座(专利号：ZL 01 1 15216.8)，其包括圆形上摩擦滑移件(一面平直，一面四周突出中部平直的摩擦滑移面)和下摩擦滑移件(一面平直、一面四周突出中部平直的摩擦滑移面)，上下摩擦滑移件之间是中间滑移件，中间摩擦滑移件是平板结构。此支座是一种滑移摩擦隔震支座，优点是水平滑移量较大，并且可限制水平位移量；主要缺点包括：1)在垂直于平移的外力作用下，不能控制支座上、下滑移板的垂直位移；2)在水平位移发生后，不能自动恢复原位；3)对安装平面的平整度要求较高。

2.直滑式摩擦滑移支座(专利号：ZL 01 2 12976.3)，由上滑移板，下滑移板所构成。上下滑移板是在钢板基材的一个面上有基础膜层，基础膜层上覆盖有复合膜层，上下滑移板的复合膜层对接在一起。此支座是一种滑移摩擦隔震支座，优点是水平滑移量大，承载力大，长期荷载作用下上下滑移板不产生边缘效应；主要缺点包括：1)在垂直于平移的外力作用下，不能控制支座上、下滑移板的垂直位移；2)在水平位移发生后，不能自动恢复原位；3)对安装平面的平整度要求较高。

3.一种控振摩擦滑移支座(专利号：ZL 01 1 06775.6)，包括上摩擦滑移板和下摩擦滑移板，其间连接有控滑挡体、控振连接件和中间滑移板。控滑挡体一端与下摩擦滑移板连接，一端连有摩擦滑移支撑件。控振连接件一端连接上摩擦滑移板，一端与中间滑移板连为一体。此支座是一种滑移摩擦隔震支座，优点是能够控制上摩擦滑移板和下摩擦滑移板之间水平滑移量和垂直位移，提高了水平滑移的稳定性；主要缺点包括：1)中间的摩擦滑移支撑件与中间滑移板之间互相限制，使可提供的位移量有限，影响使用，2)由于位移量不足，不利于设置水平复位构件，3)支座组成的构件间均是硬性连接，当分别在上摩擦滑移板、下摩擦滑移板的上、下表面采用橡胶垫时，影响使用寿命。

4.滚动摩擦可复位支座，由上滚动摩擦支撑板、下滚动摩擦支撑板、圆球形体组成；上滚动摩擦支撑板的上面是平面，下面是圆弧形凹面，下滚动摩擦支撑板的上面是圆弧形凹面，下面是平面；上滚动摩擦支撑板与下滚动摩擦支撑板之间设置圆球形体。此支座是一种滚动摩擦隔震支座，优点是滚动摩擦支座的效率优于滑动摩擦支座的效率，并且具有复位功能；主要缺点包括：1)不能控制竖向振动过程中上滚动摩擦支撑板、下滚动摩擦支撑板的相对位移，2)上滚动摩擦支撑板与下滚动摩擦支撑板之间的圆球形体应力集中在支撑点，不如滑动摩擦支座应力分布均匀，3)长期荷载作用下滚动摩擦支座对材料的性能要求高于滑动摩擦支座。

5.叠层橡胶支座，由上、下连结钢板组成，其间由薄橡胶板与薄钢板交替叠合且加入铅芯棒；此支座是一种减振支座，优点是通过橡胶水平变形延长作用力周期，达到减小作用在被连接物体的力；由于橡胶所具有的特性，支座水平位移后具有复位的功能，叠层中的钢板可改变支座的刚度，铅芯棒可增加阻尼，减小变形，叠层橡胶支座已广泛应用于现实各领域；主要缺点包括：1)叠层橡胶支座具备减振作用，但不具备滑动摩擦支座、滚动摩擦支座的隔震作用，减振后的作用力不能确定在一个的数值上，随着大于起始水平位移的作用力大小变化，叠层橡胶支座减振后的减小的作用力大小也相应变化；2)由于采用橡胶，产生腐蚀、耐火、性能不稳定问题，时间效应构成了对叠层橡胶支座使用期限的威胁；3)有试验资料反映，位移、作用力下的滞回曲线不稳定。

6.橡胶加钢板的滑移支座，由上滑移板、下滑移板所构成。上、下滑移板在钢板基材的一个面上设置有基础膜层，基础膜层上覆盖有复合膜层，上、下滑移板的另一面有橡胶垫层，其上连接用于固定的平板，上下滑移板的复合膜层对接在一起。此支座是一种兼有减振、隔振的支座，优点是具有减振和隔振优势互补的特点，有橡胶变形和滑移变形相协调的功能；主要缺点包括：1)不具有复位功能，但可与“橡胶垫减震支座”混合使用，构成两种支座的并联功能，弥补不具有复位功能的缺点，2)由于并联功能须要依靠被连接体连接两种性能不同的支座才能综合发挥，形成性能不同的支座间必须由被连接体协调的应力、应变关联，将复杂的作用力通过支座引入了被连接体，支座独立的性能会改变，当试图减小被连接体的水平刚度限值时，受两个性能不同的支座影响被连体的位移、恢复性能会改变，并联两种支座的水平位移形心、恢复力形心和被连接体的形心、质心、刚心将会影响两种支座的正常功能；3)同“橡胶垫减震支座”类似，时间效应构成了对橡胶加钢板的滑移支座使用期限的威胁。

7.摩擦摆支座，包括上连接板上表面是平面连接面、下表面是圆弧形凹曲面；中间是上表面圆弧形凸曲面、下表面是圆弧形凸曲面的双凸曲面体；下连接板上表面是圆弧形凹曲面、下表面是平面连接面；摩擦摆支座的隔震、减震原理是通过滑动界面摩擦消耗地震能量，实现隔震功能，通过摆动，延长结构的自振周期，实现减震功能，已发展有多种支座形式。其优点是具有隔震、减震功能，具有复位功能；主要缺点包括：1)不能控制上、下滑移件的相对垂直位移，2)存在竖向震动对水平位移的干扰，3)由于曲线滑移面造成滑移刚度的不稳定性、滑移摩擦面的易损性。

8.一种可移动防脱离支座(专利号：ZL 2016 1 1251756.9)，包括上移动体、下支撑移动体支座所组成，在上移动体和下支撑移动体之间，下支撑移动体连接有控移动挡体、上防脱离控移动体，上防脱离控移动体的下面可设防脱离板，上移动体连接有防脱离连接件和下防脱离移动体，下防脱离移动体的上面可设防脱离板。控移动挡体一端与下支撑移动体连接，一端支撑上移动体并连接上防脱离控移动体。防脱离连接件一端与上移动体连接，穿过上防脱离控移动体、防脱离板，另一端与下防脱离移动体连接。这种可移动防脱离支座在确定的平面内任意方向移动，移动过程中不会分离；能够限制与移动方向不一致方向的位移、位移量，提高移动过程的稳定性；而且结构简单。存在缺点：1)支座采用刚度大的钢构件控制竖向位移会对支座产生大的竖向冲击作用，不利保护被支座连接的物体；2)不能达到对任意方向的控振、减振作用，时常需要在支座外设置辅助构件解决；3)不能解决平面上竖向荷载不均匀分布导致支座的附加变形问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种摩擦位移可复位支座，安装在待连接的两个外界物体之间，在一种可移动防脱离支座的基础上进行了支座构件的性能改造，增加了抵御竖向振动和支座平面上竖向荷载不均匀分布的碟形弹簧构件；取消了刚性限制竖向位移的构件，增加了防支座上、下脱离并在支座上部以任意角度位移后可恢复原位的水平锥形弹簧组件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种摩擦位移可复位支座，包括支座下支撑件、支座内下支撑件、控移动外围挡圈、中间卡件、弹簧小圈端卡件、弹簧大圈端卡件、锥形弹簧、碟形弹簧和碟形弹簧卡件。

所述的控移动外围挡圈下端内壁与支座下支撑件的外壁固连，且与外界物体上表面固连；所述的支座内下支撑件放置在支座下支撑件上表面；

所述的中间卡件为圆柱结构，外壁沿周向开有环形凹槽；所述的弹簧小圈端卡件安装在所述的环形凹槽内；所述的弹簧大圈端卡件固连控移动外围挡圈的上端内壁；所述的弹簧小圈端卡件和弹簧大圈端卡件之间均布若干个径向的锥形弹簧，且锥形弹簧的小端固连弹簧小圈端卡件，大端固连弹簧大圈端卡件；

所述的中间卡件的上下两端均固连有碟形弹簧以及锥形弹簧的小直径端；

所述的碟形弹簧卡件为两端开口的中空锥台结构，大端开口固连支座内下支撑件上表面或支座上支撑件下表面；所述的碟形弹簧大直径端受到碟形弹簧卡件的竖向约束，并能够在与支座内下支撑件或支座上支撑件接触时形成水平方向的变形滑移；

所述的中间卡件上下两端连接的锥形弹簧的大直径端固定安装在支座上支撑件下表面或支座内下支撑件上表面；

所述的支座上支撑件上表面与另一个外界物体下表面固连，下表面放置在控移动外围挡圈上端。

所述的支座内下支撑件与支座下支撑件之间设置有摩擦材料，且与摩擦材料之间为滑动摩擦或滚动摩擦。

所述的支座上支撑件与控移动外围挡圈连接处的外壁包覆有圆环形密封件。

所述的中间卡件一端穿过碟形弹簧小直径端的圆形孔，同时穿过锥形弹簧的小圈端后，使用卡件控制碟形弹簧和锥形弹簧不脱离，并且锥形弹簧的小圈端外径小于碟形弹簧小圈端的圆形孔内径，使碟形弹簧、锥形弹簧直接与中间卡件端面接触。

所述的碟形弹簧采用若干单片碟形弹簧叠合或对合的方式组合。

所述的弹簧小圈端卡件和弹簧大圈端卡件之间设置的锥形弹簧为弧形截锥螺旋弹簧，沿着弹簧轴线是一条空间直线扭曲螺旋线，这条螺旋线在与其形成的圆锥中心线相垂直的支承面上的投影是一条阿基米德螺旋线或一条对数螺旋线，对应的在垂直于支承面的平面投影是一条等节距的直线扭曲上升渐短线或一条等螺旋升角的直线扭曲上升渐短线。

所述的锥形弹簧均由2个或2个以上截锥螺旋弹簧叠套组成。

本发明的有益效果是：

1)通过该支座改变外界干扰作用力的大小，利用两个物体间滑动位移产生滑动摩擦力或两个构件间加球体后滚动位移产生滚动摩擦力的特性，在干扰作用力作用在经过可靠性计算确定的支座特定部位后，干扰作用力使支座内的两个构件产生滑动摩擦、滚动摩擦及允许范围内相对滑动位移、球体滚动位移，由于摩擦力的大小主要是两个构件接触面间的特性、球体的直径大小、垂直于摩擦面的重力大小计算确定，同时对滑动摩擦力也会随接触面间的温度、位移速度有微量变化，因此，干扰作用力作用在支座特定部位后造成支座内两个构件间的摩擦力是确定的值域或定值；当外界未知大小的干扰力作用在支座特定部位时超过支座内两个构件接触面间产生摩擦力的值域或定值，则支座输出端可以输出不超过摩擦力确定值域或定值的作用力，保护在支座输出端连接物体，同时可以对连接在支座输出端的物体进行有效设计、计算，提高保护支座输出端连接物体的准确性，有效避免可能带来的对支座输出端连接物体的各种损害，有利于节约建造物资、节省造价。

2)通过该支座内设置截锥螺旋弹簧，由于截锥螺旋弹簧的作用力是非线性力，刚度的变化导致固有频率的变化，因此振动干扰作用力经过截锥螺旋弹簧后将改变振动频率，特别是经过调试后将不同参数的截锥螺旋弹簧叠套后增加了固有频率变化的范围，当固有频率处于变化状态可以避免振动干扰作用力下与支座的连接物产生共振，避免不利波谱作用力的干扰。

3)解决支座的耐久性问题，按其使用时间的长短可确定采用不同的耐久性材质，可以避免使用过程中的更换环节，可确保使用过程中的功能要求，节省养护支座需要的人力、物力、财力、时间，在使用过程中不必为支座的使用时间担忧。

4)实现支座输出端连接物体的作用力值域或数值控制后，将不可控干扰作用力转变为可控作用力，将干扰作用力的概率控制转为作用力值域或数值控制，将种类烦杂的干扰作用力进行三维简化，并使作用力有简单明确的作用点、作用方向，达到通过支座转换控制支座输出端连接物体的作用力。

5)制作支座的材料可采用有机材料如塑料或无机材料如钢、铁，当要求支座具有耐久性、稳定性、可靠性、防腐蚀性，可采用高强防腐防锈的塑料或不锈钢质材料。

6)解决目前振动领域科学技术应用发展的实际问题，创造使科学技术造福人类的条件，如推动减震、隔震的发展，改善人的生活水平，提高人的生活质量，保护人的生命健康，维护社会的安定，在自然灾害环境的威胁下保护社会的财富安全，促进人类社会文明的发展，促进社会财富积累。

附图说明

图1为本发明位于X-Z平面的剖面示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的仰视图；

图4为支座内下支撑件3的俯视图；

图5为竖向下支撑碟形弹簧卡件13的俯视图；

图6为本发明组成结构的构件分解图；

图7为支座中部的水平、竖向合成弹性芯体的组合示意图；

图8为支座中部的水平、竖向合成弹性芯体的分解图；

图9为水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的剖面示意图；

图10为水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的俯视图；

图11为水平向弧形截锥螺旋弹簧的结构示意图；

图12为截锥螺旋弹簧的结构示意图；

图13为弧形截锥螺旋弹簧的结构示意图；

图14为螺旋截锥矩形俯视图；

图15为作用在竖向上支撑碟形弹簧7和竖向下支撑碟形弹簧5的作用力图；

图16为摩擦材料10的位置示意图；

图17为弧形截锥螺旋弹簧组合叠套图；

图18为支座下支撑件1与支座上支撑件9的相对位移图；

图19为作用于本发明的作用力图；

图20为作用于中间卡件6的作用力图；

图21为本发明取消竖向下支撑碟形弹簧5、竖向下支撑碟形弹簧卡件13、下竖向锥形弹簧18后的支座结构图。

图中，1-支座下支撑件；2-控移动外围挡圈；3-支座内下支撑件；4-水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体；5-竖向下支撑碟形弹簧；6-水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件，其中：6-1下竖向卡件，6-2下作用力支撑和水平向卡件，6-3中间竖向、水平向作用力支撑件，6-4上作用力支撑和水平向卡件，6-5圆柱体连接件，6-6上竖向卡件；7-竖向上支撑碟形弹簧；8-竖向上支撑碟形弹簧卡件；9-支座上支撑件；10-摩擦材料，其中：10-1滚动摩擦：各圆球形体及定位各圆球形体的圆形定位片构件；10-2滑动摩擦：在支座下支撑件1上面、支座内下支撑件3下面分别固定、设置滑移涂层材料；11-水平向锥形弹簧大圈端卡件；12-水平向锥形弹簧小圈端卡件；13-竖向下支撑碟形弹簧卡件；14-下底座螺栓孔；15-上底座螺栓孔；16-竖向上支撑碟形弹簧卡件螺栓孔，其中：16-1竖向上支撑碟形弹簧卡件螺栓，16-2竖向上支撑碟形弹簧卡件螺帽；17-圆环形曲面密封件；18-下竖向锥形弹簧，可叠套组合；19-上竖向锥形弹簧，可叠套组合。

A-截锥螺旋弹簧中心线、弧形截锥螺旋弹簧中心线；B-组成水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体的弧形截锥螺旋弹簧；C-弧形截锥螺旋弹簧叠套组合；D-截锥螺旋弹簧立面投影斜直线段；E-弧形截锥螺旋弹簧立面投影斜弧线段；d-截锥螺旋弹簧、弧形截锥螺旋弹簧钢材直径；F-截锥螺旋弹簧完全压并后厚度是d的直线；G-弧形截锥螺旋弹簧完全压并后厚度是d的圆弧线；H-支座下支撑件1与支座上支撑件9相对位移，L0、h2的矢量和；X-平面内经过支座圆心O的水平向中心线；Y-平面内经过支座圆心O的竖直向中心线；Z-垂直于X、Y确定的支座平面，并经过X、Y的交点支座圆心O的竖向中心线；r1-弧形截锥螺旋弹簧小圈端半径；r2-弧形截锥螺旋弹簧大圈端半径；r3-竖向下支撑碟形弹簧上端内圆孔半径；r4-下竖向锥形弹簧小圈端半径；r3>r4；r5-竖向上支撑碟形弹簧下端内圆孔半径；r6-上竖向锥形弹簧小圈端半径；r5>r6；r7-支座内下支撑件内圆连接半径、竖向下支撑碟形弹簧卡件内圆连接半径；r8-竖向下支撑碟形弹簧卡件内圈孔半径；R1-水平向锥形弹簧小圈端卡件半径；R2-水平向锥形弹簧大圈端卡件半径；R3-支座上支撑件底面园形凹槽半径；R4-支座内下支撑件上面园形凹槽半径；R5-支座内下支撑件半径、竖向下支撑碟形弹簧卡件外圈半径；R6-水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件半径；R5≥R6；δi-水平向弧形截锥螺旋弹簧每个弹簧圈垂直向下产生的竖向最大挠度每个弹簧圈垂直向下产生的竖向最大挠度；λi-水平向弧形截锥螺旋弹簧每个弹簧圈的竖向位移；θ-圆锥角；O1-圆形水平向锥形弹簧大圈端卡件和圆形水平向锥形弹簧小圈端卡件的圆心；i-弧形截锥螺旋弹簧工作圈数；Q1-作用在竖向上支撑碟形弹簧7水平向作用力；Q2-作用在竖向下支撑碟形弹簧5水平向作用力；P1-作用在竖向上支撑碟形弹簧7竖向作用力；P2-作用在竖向下支撑碟形弹簧5竖向作用力；L-支座下支撑件1与支座上支撑件9相对标准水平位移长度，L＝(L1+L2)/2；L0-支座下支撑件1与支座上支撑件9的相对水平位移长度；L1-控移动外围挡圈2与支座内下支撑件3间的长度；L2-L1反方向的控移动外围挡圈2与支座内下支撑件3间的长度；L3-水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的水平向组合弹性压缩、伸长位移长度；h1-控移动外围挡圈2与竖向上支撑碟形弹簧卡件8的竖向间距；h2-支座下支撑件1与支座上支撑件9相对竖向位移高度；W1-作用在支座下支撑件1的外竖向作用力；W2-作用在支座上支撑件9的外竖向作用力；F1-作用在支座下支撑件1的输入水平方向作用力；F2-支座上支撑件9的输出水平方向作用力；F1sh-W1竖向作用力、构件自重作用下产生的弹性力；F2sh-W2竖向作用力、构件自重作用下产生的弹性力；P-支座自重；F1s-水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的水平向弹性作用力；F2s-水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4竖向剪切、弹性作用力；Fs-水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的F1s、F2s的矢量和作用力；Ff-支座内下支撑件3的下表面由于摩擦材料10的作用与支座下支撑件1的上表面存在的最大摩擦力。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明提供一种摩擦位移可复位支座，圆形支座下支撑件1的侧周面与圆形控移动外围挡圈2的下部内侧周面固接或螺纹连接，控移动外围挡圈2的上部内侧周面与水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的水平向锥形弹簧大圈端卡件11螺栓、螺纹连接；水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的水平向锥形弹簧小圈端卡件12安装在水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的水平凹槽内；水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的下端连接件穿过竖向下支承碟形弹簧5的上部圆形孔，同时穿过下竖向锥形弹簧18的小圈端后，由在下端部设置的卡件控制竖向下支承碟形弹簧5的上部和下竖向锥形弹簧18的上部小圈端使与水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6不脱离，并且下竖向锥形弹簧18的上部端小圈端圆形圈半径小于竖向下支承碟形弹簧5的上部端圆形孔半径，竖向下支承碟形弹簧5的上部端圆形孔半径小于水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6在下端部设置的卡件半径，使竖向下支承碟形弹簧5的上部端、下竖向锥形弹簧18的小圈端直接与水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的下部平面接触；水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6下端连接件与下竖向锥形弹簧18小圈端之间可不预留水平间距，下竖向锥形弹簧18小圈端与竖向下支承碟形弹簧5的上部端之间预留水平间距，预留水平间距应符合竖向力作用下竖向下支承碟形弹簧5的上部端圆形孔半径变化的要求。在竖向力作用下竖向下支承碟形弹簧5与下竖向锥形弹簧18同时产生竖向变形，竖向下支承碟形弹簧5、下竖向锥形弹簧18的竖向高度随竖向作用力的大小变化；下竖向锥形弹簧18下部通过竖向下支撑碟形弹簧卡件13的竖向连接件约束在支座内下支撑件3的竖向下支承碟形弹簧5的下凹圆弧形面内。在竖向作用力下竖向下支承碟形弹簧5的下部端通过竖向下支撑碟形弹簧卡件13的竖向约束与支座内下支撑件3的上表面接触形成水平方向变形时可滑移；下竖向锥形弹簧18的大圈端置于支座内下支撑件3上表面圆心位于其中心处的圆形凹槽内；摩擦材料10按选用滑动摩擦、滚动摩擦的不同，支座内下支撑件3的下表面与摩擦材料10固定或接触，摩擦材料10与支座下支撑件1的上表面固定或接触，支座下支撑1和控移动外围挡圈2连接后的下表面与外界物体上表面接触，圆形支座下支撑件1的侧周面与圆形控移动外围挡圈2的下部内侧周面连接后通过控移动外围挡圈2的外下侧周的数个下支座螺栓孔14与对应的下外界物体设置的竖向连接件连接；水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的上端穿过竖向上支承碟形弹簧7的下部圆形孔，同时穿过上竖向锥形弹簧19的下部小圈端后，由在上端部设置的卡件控制竖向上支承碟形弹簧7的下部端和上竖向锥形弹簧19的下部小圈端使与水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6不脱离；并且上竖向锥形弹簧19的下部端小圈端圆形圈半径小于竖向上支承碟形弹簧7的下部端圆形孔半径，竖向上支承碟形弹簧7的下部端圆形孔半径小于水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6在上端部设置的卡件半径；竖向上支承碟形弹簧7的下部端、上竖向锥形弹簧19的小圈端直接与水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的下部平面接触；水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6上端连接件与上竖向锥形弹簧19小圈端之间可不预留水平间距，上竖向锥形弹簧19小圈端与竖向上支承碟形弹簧7的下部端之间预留水平间距，预留水平间距应符合竖向力作用下竖向上支承碟形弹簧7的下部端圆形孔半径变化的要求。在竖向力作用下竖向上支承碟形弹簧7与上竖向锥形弹簧19同时产生竖向变形，竖向上支承碟形弹簧7、上竖向锥形弹簧19的竖向高度随竖向作用力的大小变化；竖向上支承碟形弹簧7的上部端与支座上支撑件9下表面接触，并由竖向上支承碟形弹簧卡件螺栓16将竖向上支承碟形弹簧卡件8与支座上支撑件9固定，竖向上支承碟形弹簧7的上部端被竖向上支承碟形弹簧卡件8约束在与支座上支撑件9之间形成竖向上支承碟形弹簧7的上部端水平变形滑移接触；上竖向锥形弹簧19位于竖向上支承碟形弹簧7上凹圆弧形面内并且上竖向锥形弹簧19的大圈端置于支座上支撑件9下表面圆心位于其中心处的圆形凹槽内；支座上支撑件9的上表面与外界物体下表面接触，支座上支撑件9上的数个上支座螺栓孔15与对应的上外界物体设置的竖向连接件连接；支座上支撑件9的圆周端部下面通过上支座螺栓孔15固定圆环形曲面密封件17的上端圆周边部分，圆环形曲面密封件17的下端圆周边与控移动外围挡圈2的上端圆周边弹性接触。

为了安装、定位水平向锥形弹簧小圈端卡件12在水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的水平凹槽内，可以拆分为下竖向卡件6-1、下作用力支撑和水平向卡件6-2、中间竖向、水平向作用力支撑件6-3、上作用力支撑和水平向卡件6-4、螺纹圆柱体连接件6-5、上竖向卡件6-6；当可满足安装、定位水平向锥形弹簧小圈端卡件12的条件时，水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6以整体制作为宜；处于核心位置的水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的重要性级别、材质性能高于其它构件；水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6半径R6≤支座内下支撑件3半径R5。

竖向下支撑碟形弹簧5采用单片碟形弹簧叠合、对合的方式组合；竖向上支撑碟形弹簧7采用单片碟形弹簧叠合、对合的方式组合。

水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4中的水平向弧形截锥螺旋弹簧可以由2个或2个以上螺旋角、节距、线径、圆锥角、截锥螺旋弹簧两端直径大小、节距间的斜直线改为曲率相同的水平向弧形等参数不相同的截锥螺旋弹簧、水平向弧形截锥螺旋弹簧叠套组成，可改变水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的作用力大小、自振频率；下竖向锥形弹簧18、上竖向锥形弹簧19均可以由2个或2个以上螺旋角、节距、线径、圆锥角、截锥螺旋弹簧两端直径大小的参数不相同的截锥螺旋弹簧叠套组成。

水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4在摩擦方向的组合弹性、剪切作用力Fs＞支座内下支撑件3的下表面由于摩擦材料10与支座下支撑件1的上表面存在的最大摩擦力Ff。

由于摩擦位移可复位支座中部连接支座下支撑件1、支座上支承件9、控移动外围挡圈2的构件均为弹性、剪切变形构件，在三维空间中，设α为位移与水平面的夹角，0≤α≤π/2，使摩擦位移可复位支座的支座下支撑件1与支座上支承件9之间实现水平面上三维空间中任意方向的相对位移、复位。

本发明的实施例提供的一种摩擦位移可复位支座是能够使被连接物体竖向减振复位、水平向减振复位及竖向、水平向间任意角度减振复位的弹性防脱离的支座，适用于对振动有要求的建筑结构、机械设备的振动控制支座，适用于公路和铁路桥梁的支座，适用于航空、航天设备中设置的主动、被动控制支座，还能适用于管道、线路中设置的主动、被动控制支座。本发明能够减小竖向振动、水平振动的作用力，保护被连接的物体，适用具有广泛竖向振动、水平振动及竖向、水平向间任意角度振动频谱范围的领域。

所述的摩擦位移可复位支座由水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4、水平向锥形弹簧大圈端卡件11、水平向锥形弹簧小圈端卡件12的三个部分合成水平弹性体构件；水平向锥形弹簧小圈端卡件12与水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6连接，水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的螺纹圆柱体连接件6-5上端同时穿过竖向上支撑碟形弹簧7的下部圆形孔、上竖向锥形弹簧19的小圈端并由其端部的上竖向卡件6-6控制不脱离；水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的螺纹圆柱体连接件6-5下端同时穿过竖向下支撑碟形弹簧5的上部圆形孔、竖向锥形弹簧18的小圈端并由其端部的下竖向卡件6-1控制不脱离；经过上述连接组合后由水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4、水平向锥形弹簧大圈端卡件11、水平向锥形弹簧小圈端卡件12、水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6、竖向上支撑碟形弹簧7、上竖向锥形弹簧19、竖向下支撑碟形弹簧5、竖向锥形弹簧18八部分构件组成了位于摩擦位移可复位支座中部的任意方向弹性变形综合成芯体。

本发明由多个弧形截锥螺旋弹簧组成水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4，每个弧形截锥螺旋弹簧的圆锥中心线均相交于一个半径为R1的圆心O点，同时每个弧形截锥螺旋弹簧的弧形小圈端重合在半径为R1的圆周上，每个弧形截锥螺旋弹簧的弧形大圈端重合在半径为R1同心圆上，同心圆的圆半径R2＞R1，每个水平向放置的弧形截锥螺旋弹簧的水平长度是R2-R1的值，形成水平面上R1与R2间的圆环带内围绕圆心O点排列着多个水平弧形截锥螺旋弹簧的水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4，水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的作用力是多个水平弧形截锥螺旋弹簧的合力，水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的自振频率特性是多个水平弧形截锥螺旋弹簧并联后的综合自振频率特性，当需要不同的水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的合力、自振频率特性时，可以调整每个水平弧形截锥螺旋弹簧的作用力、自振频率特性，此时水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4中的每个水平弧形截锥螺旋弹簧可以相同、可以不相同，水平弧形截锥螺旋弹簧并联的中心线间的夹角可以相同、可以不同；每个弧形截锥螺旋弹簧的弧形大端头由水平向锥形弹簧大圈端卡件11定位、固定，水平向锥形弹簧大圈端卡件11与控移动外围挡圈2连接后，不会因水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的变形而变形；水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4中的每个弧形截锥螺旋弹簧的弧形小端头由水平向锥形弹簧小圈端卡件12定位、固定，水平向锥形弹簧小圈端卡件12与水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6连接后，不会因水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的变形而变形；经过水平向锥形弹簧大圈端卡件11、水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4、水平向锥形弹簧小圈端卡件12连接后形成的组合体由于水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的不同可以形成不同特性型号的成品，形成成品后便于包装、放置、运输、安装，按需要的特性型号安装到不同的支座中达到不同的要求，形成独特的产品。

由于支座是圆形的因此需要不同于截锥螺旋弹簧的弧形截锥螺旋弹簧，一般沿着截锥螺旋弹簧的材料轴线是一条空间直线扭曲螺旋线，这条螺旋线在与其形成的圆锥中心线相垂直的支撑面上的投影是一条阿基米德螺旋线或一条对数螺旋线，对应的在垂直于支撑面的平面投影是一条等节距的直线扭曲上升渐短线或一条等螺旋升角的直线扭曲上升渐短线，截锥螺旋弹簧压并后是平面，而沿着弧形截锥螺旋弹簧的材料轴线是一条弧形扭曲空间螺旋线，这条螺旋线在与其形成的圆锥中心线相垂直的支撑面上的投影是一条阿基米德螺旋线或一条对数螺旋线，对应的在垂直于支撑面的平面投影是一条等节距的弧形扭曲上升渐短线或一条等螺旋升角的弧形扭曲上升渐短线，弧形截锥螺旋弹簧压并后是弧形曲面，由于两点间的弧线比直线长，因此，在其它条件相同的情况下，弧形截锥螺旋弹簧的材料总长度大于截锥螺旋弹簧的材料总长度，在小端头曲率半径、大端头曲率半径、弹簧单根直径不变时弧形截锥螺旋弹簧的总变形能大于截锥螺旋弹簧的总变形能；当弧形截锥螺旋弹簧的形状常数：大端头半径r1，小端头半径r2，单根直径d，工作圈数n，r1到r2连线与中心线的夹角θ，随着弧形截锥螺旋弹簧高度的变化夹角θ的变化范围是：0＜θ≤π/2，并且已知弧形截锥螺旋弹簧竖向设置装态下完全压并的条件是：r2-r1≥nd，则弧形截锥螺旋弹簧水平搁置装态下完全压并的条件：r1-r2≥nd+∑δi+∑λi；其中，δi代表每个弹簧圈垂直向下产生的竖向最大挠度，λi代表弧形截锥螺旋弹簧水平搁置装态下发生竖向剪切变形时弧形小端头与弧形大端头有相对竖向位移，每个弹簧圈相对水平位置的上、下竖向位移λi，i表示每个工作弹簧圈。

支座中的竖向上支撑碟形弹簧7承载支座上支撑件9的竖向向下的作用力、水平作用力和水平向支撑锥形弹簧和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的竖向向上的作用力、水平作用力，竖向上支撑碟形弹簧7的材料强度、组成参数的数值是由单片碟形弹簧的竖向载荷与变形的关系式、单片碟形弹簧的水平向载荷与抗剪截面的关系式确定；支座中的竖向下支撑碟形弹簧5承载支座内下支撑件3的竖向向上的作用力、水平作用力和水平向支撑锥形弹簧和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的竖向向下的作用力、水平作用力，竖向下支撑碟形弹簧5的材料强度、组成参数的数值是由单片碟形弹簧的竖向载荷与变形的关系式、单片碟形弹簧的水平向载荷与抗剪截面的关系式确定。由于竖向上支撑碟形弹簧7、竖向下支撑碟形弹簧5不仅承载竖向作用力并且承载水平作用力，因此计算、设计不同于一般仅承载竖向作用力的碟形弹簧，可以采用有限元方法计算竖向作用力、水平作用力下碟形弹簧的变形、应力值，并用现有的碟形弹簧数据、资料检测、设计碟形弹簧的几何数据、荷载的允许变化次数，也可采用计算碟形弹簧在竖向荷载作用下最不利点的应力公式计算应力与计算碟形弹簧在水平力作用下最不利点的应力的最大合应力及荷载的允许变化次数，用现有的碟形弹簧数据、资料检测、设计碟形弹簧的几何数据。一般竖向上支撑碟形弹簧7、竖向下支撑碟形弹簧5的厚度大于一般仅承载竖向作用力碟形弹簧的厚度。

所述的摩擦材料10可分为：1滚动摩擦材料10-1，由圆球形体组合体组成，如：高强防锈钢质球组合体、高强高分子有机材料圆球形组合体；2滑动摩擦材料10-2，在支座下支撑件1上面、支座内下支撑件3下面分别喷涂、固定、设置滑动摩擦材料涂层，如：二硫化钼、石墨烯、润滑剂。

所述的水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6是传递多方向的作用力、嵌固和连接各个方向变形构件的关键构件，要求强度高、连接构件性能好，水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6半径R6≤支座内下支撑件3半径R5，；由于水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6有嵌固水平向锥形弹簧小圈端卡件12的功能，同时为便于加工、安装、节约材料，水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6可以拆分为下竖向卡件6-1、下作用力支撑和水平向卡件6-2、中间竖向、水平向作用力支撑件6-3、上作用力支撑和水平向卡件6-4、螺纹圆柱体连接件6-5、上竖向卡件6-6分别加工完成后，通过螺纹圆柱体连接件6-5的连接作用组成水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6，从而解决了水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6难加工、费材料、支座中难安装、不易实现嵌固水平向锥形弹簧小圈端卡件12的技术问题。

所述的竖向下支撑碟形弹簧5可采用单片碟形弹簧叠合、对合的方式组合；竖向上支撑碟形弹簧7可采用单片碟形弹簧叠合、对合的方式组合。当单片碟形弹簧的竖向承载力、水平承载力较小时，可采用叠合单片碟形弹簧增加竖向承载力、水平承载力，叠合碟形弹簧增加的竖向承载力、水平承载力是单片碟形弹簧的竖向承载力、水平承载力之和。当单片碟形弹簧的竖向变形较小时，可采用对合单片碟形弹簧增加竖向变形，对合碟形弹簧增加的竖向变形是单片碟形弹簧的竖向变形之和。竖向下支撑碟形弹簧5、竖向上支撑碟形弹簧7采用单片碟形弹簧叠合、对合的方式组合后，可解决单片碟形弹簧不能达到的参数标准，能使弹簧特性在很大范围内变化，从而在技术上扩大了摩擦位移可复位支座的使用范围，使摩擦位移可复位支座能更有效、精准的解决遇到的运用问题。

所述的水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4中的每个水平向弧形截锥螺旋弹簧可以由2个或2个以上参数不相同的水平向弧形截锥螺旋弹簧叠套组成；下竖向锥形弹簧18、上竖向锥形弹簧19均可以由2个或2个以上参数不相同的截锥螺旋弹簧叠套组成；水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4中由水平向弧形截锥螺旋弹簧叠套组成，下竖向锥形弹簧18、上竖向锥形弹簧19由截锥螺旋弹簧叠套组成，可解决单个弧形截锥螺旋弹簧、单个截锥螺旋弹簧不能达到的参数标准，能使弹簧特性在很大范围内变化，从而在技术上扩大了摩擦位移可复位支座的使用范围，使摩擦位移可复位支座能更有效、精准的解决遇到的运用问题，调整支座的约束刚度。运用‘等节距截锥螺旋弹簧的计算公式’或‘等螺旋升角截锥螺旋弹簧的计算公式’可计算下竖向锥形弹簧18叠套组成、上竖向锥形弹簧19叠套组成的几何尺寸、作用力参数；由于弹簧的总能量与组成弹簧的材料类型、体积、应力特性、弹簧类型成函数关系，可以根据需要的总能量确定水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4中的每个水平向弧形截锥螺旋弹簧的几何尺寸、作用力参数。水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4、下竖向锥形弹簧18、上竖向锥形弹簧19的外形尺寸由支座的构造尺寸约束限制。

所述的支座下支撑件1与支座上支撑件9的相对位移长度L0，控移动外围挡圈2与支座内下支撑件3的相对距离L1、L2，当L0＝0时，L1＝L2的长度是摩擦位移可复位支座的标准位移长度L，当L1≠0时，出现L1＞L2或L2＞L1，L＝(L1+L2)/2；为准确的表示位移状态，取位移比：λ＝L0/L，当λ＝0时，L0＝0，支座下支撑件1与支座上支撑件9的无相对位移，当0＜λ＜1时，支座下支撑件1与‘支座上支撑件9的相对位移0＜L0＜L，当λ＝1时，支座下支撑件1与‘支座上支撑件9的相对位移L0＝L，是支座下支撑件1与‘支座上支撑件9的相对最大位移，因此摩擦位移可复位支座的水平向位移状态可用水平位移比：λ＝L0/L表示，标准位移长度L的数值表明了摩擦位移可复位支座的水平向最大位移量，是摩擦位移可复位支座的基本参数；控移动外围挡圈2与支座内下支撑件3的碰撞，会造成摩擦位移可复位支座进入非正常使用状态，为避免控移动外围挡圈2与支座内下支撑件3的碰撞，摩擦位移可复位支座水平方向位移的约束条件是L0≤L，在约束条件L0≤L下，必须控制与位移相同方向的水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的组合水平方向弹性压缩、拉伸的最大长度L3，当控制水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的组合水平方向弹性压缩、拉伸的最大长度L3≤L时，可防止控移动外围挡圈2与支座内下支撑件3碰撞，水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的组合方向弹性压缩、拉伸的长度L3＝∑Δi，Δi＝fαP是水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4组合体中弹性压缩、拉伸、剪切变形的第i个弧形截锥螺旋弹簧变形量，其中：fα是由确定弧形截锥螺旋弹簧形状参数、刚度数值在内的计算式，P是弧形截锥螺旋弹簧产生压缩、拉伸变形的作用力；在摩擦位移可复位支座中，L3＝L0，而L3、L0的最大值是L。水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的外形尺寸由支座的构造尺寸约束限制。

在P1、P2竖向作用力下竖向下支撑碟形弹簧5、竖向上支撑碟形弹簧7、下竖向锥形弹簧18、上竖向锥形弹簧19、水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4产生竖向弹性、剪切变形，水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的连接作用使支座下支撑件1与支座上支撑件9的相对竖向位移h2；在Q1、Q2水平力作用下水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4发生组合水平方向弹性压缩、拉伸的长度L3，水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的连接作用使支座下支撑件1与支座上支撑件9的相对水平方向位移L0；在P1、P2竖向作用力和Q1、Q2水平向作用力共同作用下，竖向下支撑碟形弹簧5、竖向上支撑碟形弹簧7、下竖向锥形弹簧18、上竖向锥形弹簧19、水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4发生弹性、剪切变形，水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的连接作用使支座下支撑件1与支座上支撑件9的相对位移H,H是h2、L0的矢量和，H与水平面的夹角α，当h0、L0、α中的任意一个发生变化，都将使H发生变化；由于摩擦位移可复位支座中部水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6连接的竖向下支撑碟形弹簧5、竖向上支撑碟形弹簧7、下竖向锥形弹簧18、上竖向锥形弹簧19、水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4均为可弹性、剪切变形构件，使支座上支撑件9位于三维弹性、剪切构件支撑下，实现三维空间中0≤α≤2π的弹性、剪切变形范围下可复位的位移技术要求，使摩擦位移可复位支座的支座下支撑件1与支座上支撑件9实现三维空间中任意方向的相对位移、限位、复位的技术特点。

在竖向振动作用下支座上支撑件9的竖向作用力W2大于作用在支座下支撑件1的竖向作用力W1时，由于竖向下支撑碟形弹簧5、竖向上支撑碟形弹簧7、下竖向锥形弹簧18、上竖向锥形弹簧19、水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的弹性、剪切变形作用，使W2产生的重力势能部分转为弹性、剪切变形能，减缓了竖向振动对支座上支撑件9外连接体、支座下支撑件1外连接体的互相冲击作用力，具有保护支座外连接体的技术特征。

为达到位移可复位的要求，必须控制竖向下支撑碟形弹簧5、竖向上支撑碟形弹簧7、下竖向锥形弹簧18、上竖向锥形弹簧19、水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的弹性、剪切变形在使用材料的允许弹性、剪切设计强度范围内，必须控制相互作用在水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6作用力的制约范围；为使摩擦位移可复位，必须具备水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4在摩擦方向的组合弹性、剪切作用力Fs＞支座内下支撑件3的下表面由于摩擦材料10与支座下支撑件1的上表面存在的最大摩擦力Ff的技术特征。作用于支座下支撑件1作用力F1，为实现作用于支座上支撑件9作用力F2＜F1，必须有Fs+Ff＜F1，由于支座的构造特性可实现在隔振、位移后复位应具备的作用力技术特征要求，否则不会产生复位的效果。

所述的摩擦位移可复位支座，支座上支撑件9的圆周端部下面通过上支座螺栓孔15固定圆环形曲面密封件17上端圆周部分，圆环形曲面密封件17下端圆周边与控移动外围挡圈2上端弹性接触，实现对摩擦位移可复位支座内部的密封的技术要求。

所述的摩擦位移可复位支座，在水平向连接锥形弹簧和竖向支撑碟形弹簧的支座内下支撑件6的下端不设置竖向下支撑碟形弹簧5、竖向下支撑碟形弹簧卡件13、下竖向锥形弹簧18，直接将水平向连接锥形弹簧和竖向支撑碟形弹簧的支座内下支撑件6的下端与支座内下支撑件3以铰接的方法连接，其它组成不变,此种支座形式下，支座高度减小，简化构造。

所述的摩擦位移可复位支座，支座根据使用要求采用不同的材质制作，如：采用高强防锈钢质材料后，具有耐久性、稳定性、坚固性、强度高的特点；也可采用特殊的有机材质，具有耐腐、重量轻、易加工的特点。组成支座的各构件可采用不同的特性材质制作，控移动外围挡圈2、支座内下支撑件3可按瞬时冲击强度要求设计、计算，在支座位移超过极限设计值后，控移动外围挡圈2、支座内下支撑件3可有效阻止支座向任意方向的超限位移，维护支座支撑被支座连接物体的有效作用，达到保护被支座连接物体在超限位移极端作用下的第二道构件有效防御作用。

本发明能够实现减震、隔震的需要，是一种可弹性限制三维位移且在弹性变形过程中支座水平、上、下弹性连接不脱离的整体支座，并且具有三维位移后复位相对平衡位置的功能；

本发明能够弹性限制三维移动方向的运动，提高三维移动的稳定性，在三维设计范围内避免支座构件发生碰撞；

本发明能沿允许水平方向移动，并能限制位移量，而且结构作用明确，由于采用水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4，具有截锥螺旋弹簧在压缩后所有弹簧圈都能落在支座上，压并高度Hb＝d(截锥螺旋弹簧材料的直径、可压并性、横向稳定性，变刚度、自振频率变化率高可消除和缓和共振的特性，在充分利用截锥螺旋弹簧的特性后，具备水平复位的同时支座具有更大允许水平位移量的特性，减小了支座尺寸。

当将截锥螺旋弹簧的圆形截面改为矩形截面后，可有效的减小支座的高度。当将组成截锥螺旋弹簧的各圈从圆形改为矩形后，在保持截锥螺旋弹簧总长不变，做水平放置时各圈的竖向矩形短边长度可小于各圈的圆形半径，因此当截锥螺旋弹簧水平放置时可有效的减小支座的高度。

本发明能沿允许竖向方向移动，并能限制位移量，而且结构作用明确，由于采用竖向下支撑碟形弹簧5、竖向上支撑碟形弹簧7、下竖向锥形弹簧18、竖向锥形弹簧19，可调整支座内下支撑件3、支座上支撑件9受力均匀和稳定性，在支座上支撑件9、支座下支撑件1发生上、下相对竖向位移时产生弹性作用力，将竖向外界作用力以弹性势能的方式储存、转换，避免支座构件竖向发生碰撞，减小支座上、下面连接的外界物体相互作用力。

支座下支撑件1、支座上支撑件9具有在水平相对移动的同时可竖向相对移动，支座上支撑件9也能相对支座下支撑件1沿与水平面任意锐角的方向移动，水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4在支座上支撑件9、支座下支撑件1相对竖向位移时，产生弹性和剪切变形的作用力，可控制在相对竖向移动过程中支座上支撑件9、支座下支撑件1不发生脱离并可恢复原位，水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4、竖向下支撑碟形弹簧5、竖向上支撑碟形弹簧7、下竖向锥形弹簧18、上竖向锥形弹簧19的相互作用可在设计水平、竖向、沿与水平面任意锐角的方向允许移动的范围内支座构件不发生碰撞，使支座具备了整体弹性性能；

在允许任意方向移动的同时，支座上支撑件9、支座下支撑件1相对竖向位移时具有自动恢复原平衡状态的功能，且恢复力是弹性、连续、稳定的过程，当作用在支座上的力是竖向往复力时，恢复力也是竖向往复的。

在允许任意方向移动的同时，支座上支撑件9、支座下支撑件1相对水平向位移时具有自动恢复原平衡状态的功能，且恢复功能是弹性、连续、稳定的过程，当作用在支座上的力是水平往复力时，恢复力也是水平往复的。

支座上支撑件9与支座下支撑件1的相对水平向移动的性质：当支座的支座下支撑件1与支座内下支撑件3之间摩擦材料10设置为滚动摩擦圆球形体组合体10-1，如：高强防锈钢质圆球形体，相对水平移动是滚动摩擦；

支座上支撑件9与支座下支撑件1的水平向移动的性质：当支座的支座下支撑件1与支座内下支撑件3之间摩擦材料10设置为滑动摩擦10-2在支座下支撑件1的上面、支座内下支撑件3的下面分别设置滑移涂层，滑移材料，如：二硫化钼、石墨烯，相对水平移动是滑动摩擦；

支座上支撑件9、支座内下支撑件3通过下竖向锥形弹簧18、上竖向锥形弹簧19，使支座上支撑件9、下支撑件圆形移动件3可分别沿接触面移动避免支座构件之间产生不必要的刚性连接、刚性冲撞，保护各构件之间的稳定连接。

当圆形支座下支撑件1、圆形控移动外围挡圈2外界连接物体受到水平向F1作用力下产生水平向位移，由于控移动外围挡圈2的上部内侧周面与水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4连接，水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4产生弹性压缩、伸长变形后作用于连接的水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6作用力F1s，水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的弹性力F1s的作用方向始终是圆形支座的圆心，同时，由于支座内下支撑件3的下表面与摩擦材料10的固定、接触，摩擦材料10的下面与支座下支撑件1的上表面固定、接触，当圆形支座下支撑件1、圆形控移动外围挡圈2外界连接物体受到水平向F1作用力下产生水平向位移，支座内下支撑件3受到摩擦作用力Ff，摩擦作用力Ff经竖向下支撑碟形弹簧5传递到水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6，在水平方向水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6受到F1s、Ff作用力，并经.竖向上支撑碟形弹簧7传递作用力到支座上支撑件9及外接连接物体；在F1s>Ff时，支座上支撑件9与支座下支撑件1、控移动外围挡圈2在相对水平位移后具有恢复初始位置的能力；因为水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6的F1s和支座内下支撑件3的Ff是可以确定的矢量和，所以作用于支座上支撑件9的作用力是可以确定方向、大小的值。由于摩擦材料10的作用，在F1>F1s>Ff时，使F1>F1s+Ff，摩擦位移可复位支座减小了F1的作用力并具有支座恢复原位的功能。

当支座下支撑件1、控移动外围挡圈2、支座上支撑件9在上、下外界连接物体受到竖向作用时，与支座内下支撑件3、水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6发生相对上、下竖向移动时，在控移动外围挡体2的连接作用下水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的弹性、剪切变形性能限制水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6竖向移动和使其恢复原位的功能，通过水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6、竖向上支撑碟形弹簧7、上竖向锥形弹簧19、竖向下支撑碟形弹簧5、下竖向锥形弹簧18，达到限制支座上支撑件9相对支座下支撑件1、控移动外围挡圈2竖向移动和复位的目地。

支座下支撑件1和控移动外围挡圈2通过支座内下支撑件3、水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6、竖向上支撑碟形弹簧7、上竖向锥形弹簧19、竖向下支撑碟形弹簧5、下竖向锥形弹簧18的支撑、传递、连接作用，在弹性、剪切连接的作用下使支座上支撑件9在弹性、剪切变形的三维作用力场内，呈现支座下支撑件1和控移动外围挡圈2与支座上支撑件9具有三维变形、恢复平衡状态的功能。

当支座下支撑件1、控移动外围挡圈2、支座上支撑件9在上、下外界连接物体受到竖向作用时，与支座内下支撑件3、竖向下支撑碟形弹簧5、下竖向锥形弹簧18、水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6、水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4、竖向上支撑碟形弹簧7、上竖向锥形弹簧19发生相对上、下竖向弹性变形、剪切变形后，支座上支撑件9通过弹性变形、剪切变形防止与支座下支撑件1刚性碰撞，实现无构件冲撞的弹性作用，避免发生支座下支撑件1、控移动外围挡圈2、支座上支撑件9上、下外界连接物体的冲撞，弹性变形、剪切变形的过程实现了减小上、下外界连接物体的相互作用力的过程。

竖向上支撑碟形弹簧7、上竖向锥形弹簧19与水平向连接锥形弹簧和竖向支撑碟形弹簧的支座内下支撑件6的非固接连接自动调整支座上支撑件9与外界连接体的接触面；竖向下支撑碟形弹簧5、下竖向锥形弹簧18与水平向连接锥形弹簧和竖向支撑碟形弹簧的支座内下支撑件6的非固接连接自动调整支座内上支撑件3与摩擦材料10的接触面，避免接触面产生不均匀应力、次应力或使支座失去功能；实现非人为调整接触面的过程。

支座下支撑件1、控移动外围挡圈2外界连接物体受到水平向作用时，作用在支座内下支撑件3的摩擦力、水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的水平弹性力通过水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6、竖向下支撑碟形弹簧5、竖向上支撑碟形弹簧7水平作用传递到支座上支撑件9，实现作用在支座上支撑件9的作用力小于支座下支撑件1、控移动外围挡圈2外界连接物体的水平向作用力要求，即调整支座上支撑件9作用在连接外界物体的作用力。

本发明可弹性竖向减振，改变竖向振动频率，改变竖向作用力数值，可按要求调整竖向下支撑碟形弹簧5、下竖向锥形弹簧18、竖向上支撑碟形弹簧7、上竖向锥形弹簧19的特性系数和增加碟形弹簧、锥形弹簧的数量达到调整竖向振动特性和调整承载力的要求；

本发明可弹性水平向减振，改变水平向振动频率，改变水平向作用力数值，可按要求调整水平方向的振动数据，如调整水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4中的弧形截锥螺旋弹簧的参数及采用多个有差别的弧形截锥螺旋弹簧用叠套的方式组合，可改变自振频率，消除共振，使振动周期达到需要值。

在竖向力作用下，防止控移动外围挡圈2、支座下支撑件1连接的外界物体与支座上支撑件9连接的外界物体相互脱离。在水平方向作用力作用下，防止控移动外围挡圈2、支座下支撑件1连接的外界物体与支座上支撑件9连接的外界物体相互脱离。

本发明可在弹性变形、剪切变形范围内，竖向、水平向间的任意夹角方向的变形、减振，可按要求改变此方向振动频率，可按要求改变此方向作用力值；

本发明可竖向弹性自动复位，在外界作用力消失后，支座恢复原位，对外界振动产生的竖向往复作用力的位移可连续自动复位，并避免支座内构件的碰撞；

本发明可水平向弹性自动复位，在外界作用力消失后，支座恢复原位，对外界振动产生的水平向往复作用力的位移可连续自动复位，并避免支座内构件的碰撞。

支座下支撑件1内表面和支座内下支撑件3下表面间固定、接触摩擦材料10；当按需要摩擦材料10设置为滚动摩擦材料10-1时，则支座下支撑件1受到外界作用力F1时，支座内下支撑件3受到滚动摩擦力Ff的作用。

支座下支撑件1内表面和支座内下支撑件3下表面间设置摩擦材料10；当按需要摩擦材料10固定为滑动摩擦材料10-2时，则支座下支撑件1受到外界作用力F1时，支座内下支撑件3受到滑动摩擦力Ff的作用。

竖向上支撑碟形弹簧7与水平向连接锥形弹簧和竖向支撑碟形弹簧的支座内下支撑件6的可滑动连接并弹性调整支座上支撑件9与外界连接体的接触面；竖向下支撑碟形弹簧5与水平向连接锥形弹簧和竖向支撑碟形弹簧的支座内下支撑件6的可滑动连接并弹性调整支座内上支撑件3与摩擦材料10的接触面，避免各接触面产生不均匀应力、次应力或使支座失去功能；而不需人为调整。

在作用于控移动外围挡圈2、支座下支撑件1的竖向、水平向变周期往复冲击作用力W1、F1作用下，‘摩擦位移可复位支座’可有效的保护由支座连接的外界物体功能的完整性，自动调整作用于支座上支撑件9与外界连接体的竖向、水平向作用力是一个可控范围内的数值,实现调整作用于支座连接物体作用力的功能，达到竖向、水平向减振的作用。

在作用于控移动外围挡圈2、支座下支撑件1的竖向、水平向变周期往复冲击作用力W1、F1作用下，自动调整支座上支撑件9与外界连接体产生的竖向、水平向位移是一个可控范围内的数值,实现支座连接物体的弹性、剪切性移动、复位，达到限制位移的作用。

本发明有效的减小支座的外圆半径尺寸，针对圆形支座利用截锥螺旋弹簧建立了弧形截锥螺旋弹簧、水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4，水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4充分发挥了水平向弧形截锥螺旋弹簧的形状、性能参数，水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4中的每个水平向弧形截锥螺旋弹簧当外力作用时可完全压并，所有方向的水平向弧形截锥螺旋弹簧完全压并后的弹簧圈都落在弧形水平向锥形弹簧大圈端卡件11内表面上，达到了水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的最大空间使用率。

水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4具用每个水平向弧形截锥螺旋弹簧的组合效应，有较大的水平弹性、剪切作用力，有较大的水平刚度、竖向刚度，使支座的水平弹性、竖向剪切作用力性能更加稳定，增加支座水平位移及水平位移复位、竖向位移及竖向位移复位的水平向弹性变形、竖向剪切变形、复位的稳定性，水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4的作用力、位移具用全方向性能。

充分利用竖向下支撑碟形弹簧5、竖向上支撑碟形弹簧7的刚度大、缓冲吸振能力强，以小变形承受大荷载特性，适合支座竖向空间要求小、稳定性高的特性；充分利用竖向下支撑碟形弹簧5、竖向上支撑碟形弹簧7具有变刚度的特性，选择碟形弹簧的变形量h0和厚度t之比，得到不同的特性曲线，如：直线型、渐增型、渐减型或组合形，使支座具有很广泛围的非线性特性，可以适应、调整不同的外界作用振动特性要求；支座中竖向下支撑碟形弹簧5、竖向上支撑碟形弹簧7可采用叠合、对合的组合方式满足提高承载力、提高变形的使用要求，将振动产生的动能转换为弹性变形能，在弹性变形能储存、释放的过程中，减小竖向作用力对支座连接的外界物体作用，取得节约外界物体材料、保护由支座连接的外界物体的效果。

本发明可控制外界作用力通过支座后对被连接外界物体的作用力是定值，通过支座产生的摩擦作用力、水平弹性力对外界作用力的波形进行滤波，保护被支座连接的外界物体在竖向、水平向受到的作用力在允许数值范围内。

本发明通过调整支座内的构件参数，达到调整支座的阻尼系数，取得支座与被连接物体相互作用时阻尼系数的适宜范围；

水平向弧形截锥螺旋弹簧组合体4、水平向锥形弹簧大圈端卡件11、水平向锥形弹簧小圈端卡件12、水平向支撑弧形截锥螺旋弹簧组合体和竖向支撑碟形弹簧的中间卡件6、竖向上支撑碟形弹簧7、上竖向锥形弹簧19、竖向下支撑碟形弹簧5、竖向锥形弹簧18八部分构件组成了位于摩擦位移可复位支座中部的任意方向弹性变形综合芯体，使摩擦位移可复位支座采用高强防锈金属材料后，是完全弹性支座的类型，具有各方向作用力作用下，在各方向弹性压缩、伸长变形后，弹性恢复的功能，并具有耐久性、稳定性。

Claims (7)

1.一种摩擦位移可复位支座，包括支座下支撑件、支座内下支撑件、控移动外围挡圈、中间卡件、弹簧小圈端卡件、弹簧大圈端卡件、锥形弹簧、碟形弹簧和碟形弹簧卡件，其特征在于，所述的控移动外围挡圈下端内壁与支座下支撑件的外壁固连，且与外界物体上表面固连；所述的支座内下支撑件放置在支座下支撑件上表面；所述的中间卡件为圆柱结构，外壁沿周向开有环形凹槽；所述的弹簧小圈端卡件安装在所述的环形凹槽内；所述的弹簧大圈端卡件固连控移动外围挡圈的上端内壁；所述的弹簧小圈端卡件和弹簧大圈端卡件之间均布若干个径向的锥形弹簧，且锥形弹簧的小端固连弹簧小圈端卡件，大端固连弹簧大圈端卡件；所述的中间卡件的上下两端均固连有碟形弹簧以及锥形弹簧的小直径端；所述的碟形弹簧卡件为两端开口的中空锥台结构，大端开口固连支座内下支撑件上表面或支座上支撑件下表面；所述的碟形弹簧大直径端受到碟形弹簧卡件的竖向约束，并能够在与支座内下支撑件或支座上支撑件接触时形成水平方向的变形滑移；所述的中间卡件上下两端连接的锥形弹簧的大直径端固定安装在支座上支撑件下表面或支座内下支撑件上表面；所述的支座上支撑件上表面与另一个外界物体下表面固连，下表面与控移动外围挡圈上端固连。

2.根据权利要求1所述的摩擦位移可复位支座，其特征在于，所述的支座内下支撑件与支座下支撑件之间设置有摩擦材料，且与摩擦材料之间为滑动摩擦或滚动摩擦。

3.根据权利要求1所述的摩擦位移可复位支座，其特征在于，所述的支座上支撑件与控移动外围挡圈连接处的外壁包覆有圆环形密封件。

4.根据权利要求1所述的摩擦位移可复位支座，其特征在于，所述的中间卡件一端穿过碟形弹簧小直径端的圆形孔，同时穿过锥形弹簧的小圈端后，使用卡件控制碟形弹簧和锥形弹簧不脱离，并且锥形弹簧的小圈端外径小于碟形弹簧小圈端的圆形孔内径，使碟形弹簧、锥形弹簧直接与中间卡件端面接触。

5.根据权利要求1所述的摩擦位移可复位支座，其特征在于，所述的碟形弹簧采用若干单片碟形弹簧叠合或对合的方式组合。

6.根据权利要求1所述的摩擦位移可复位支座，其特征在于，所述的弹簧小圈端卡件和弹簧大圈端卡件之间设置的锥形弹簧为弧形截锥螺旋弹簧，沿着弹簧轴线是一条空间直线扭曲螺旋线，这条螺旋线在与其形成的圆锥中心线相垂直的支承面上的投影是一条阿基米德螺旋线或一条对数螺旋线，对应的在垂直于支承面的平面投影是一条等节距的直线扭曲上升渐短线或一条等螺旋升角的直线扭曲上升渐短线。

7.根据权利要求1所述的摩擦位移可复位支座，其特征在于，所述的锥形弹簧均由2个或2个以上截锥螺旋弹簧叠套组成。

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