本實用新型涉及一種橋梁支座，具體是橋梁球型支座。

背景技術：

橋梁支座有多種類型，例如球型支座、板式橡膠支座、盆式橡膠支座等，橋梁支座的作用主要有兩點，其一是將橋梁載荷（動載和靜載）有效傳遞到橋墩，其二則是用以克服梁體因受制動力、環境溫度、混凝土收縮或徐變以及載荷作用等引起的位移產生的梁體偏壓。例如在橋體橫向，如果因環境溫度發生變化，導致梁體邊長，而墩柱之間的間距不變，若梁體與墩柱之間是剛性的連接，則剛性連接的部分有可能會被剪斷或者梁體對連接部分產生很大的剪切力。橋梁支座則使梁體盡可能正壓在墩柱上。

因橋梁與墩柱之間的連接結構不僅需要面對水平方向的位移，還會因豎向壓縮變形或者不同部分變形幅度不一致而產生轉角變形，由此產生了既滿足適應移動變形又適應轉動變形的滾動球型支座。

橋梁支座需要承載巨大的載荷，因此，提供適應變形的橋梁支座中的移動接合面（適應直線位移或角位移）是否處于良好的工作狀態非常重要，即移動接合面的摩擦系數應比較小。由于橋梁支座應用于重載場合，受此影響，橋梁支座普遍采用面接觸的摩擦面配合，球型支座也不例外。為了保證橋梁支座實現正常的工作狀態，目前常采用的措施是保證摩擦面的表面清潔，例如移動型支座中的滑板支座的四氟板表面和與之摩擦的不銹鋼表面清潔。并在摩擦接合面施以潤滑劑，例如5201-2硅脂潤滑油。然而，即便如此，摩擦接合面的摩擦系數仍然非常大，對變形的響應能力比較差。

典型地，如中國專利文獻CN101476284B公開了一種轉體球型支座，該支座提供了三個摩擦減磨板，并提供一個由球形支撐體與球面凹腔形成的球面摩擦面，所有的摩擦面均是滑動摩擦，摩擦系數相對較大。

而中國專利文獻CN105064205A公開了一種球型支座，其說明書第48段指出，通過在上支座與下支座之間設置活動座以實現球形支座的轉動和滑動的功能分離，可避免支座局部功能功能疊合造成卡死應力集中，一定程度上能夠克服摩擦環境為滑動摩擦時滑動環境惡劣的問題，但并不能從根本上解決摩擦面為滑動摩擦的條件。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于，提供一種轉動球型支座，通過合理的選擇摩擦形式為滾動摩擦，改善重載條件下的摩擦環境。

本實用新型采用以下技術方案：

一種滾動球型支座，包括上端設有球窩的下支座板、裝設于球窩的上表面為平面的球冠襯板、配合于所述平面的耐磨板組件，以及支撐于所述耐磨板組件上的上支座板，所述球窩表面設有多條以球窩軸線為軸線的環形的滾道；

滾道內設有用于支撐球冠襯板的滾珠，以提供球窩與球冠襯板間的滾動摩擦。

上述滾動球型支座，可選地，所述滾道至少有3條。

可選地，所述滾道有4條。

可選地，半徑小的滾道的深度比半徑大的滾道的深度小；

相應地，深度小的滾道裝設球徑小的滾珠。

可選地，按滾道半徑排列的滾道的深度是等差數列，且滾道最小深度為2.5mm。

可選地，滾珠的最小直徑為8mm，并用于最小深度的滾道中，深度依序增大的滾道使用直徑相對大的滾珠。

可選地，滾珠第二小直徑為10mm，其后依序增大的滾珠直徑按照等差數列依次增大。

可選地，設有為球窩與球冠襯板間的空間加注潤滑介質的油口；

或球窩與球冠襯板間的空間充填有潤滑介質。

可選地，圍繞球窩與球冠襯板間需要潤滑的空間，設有用以密封的下密封橡膠圈。

可選地，所述耐磨板組件包括疊置在所述平面上的耐磨板，以及疊置在耐磨板上的不銹鋼板；

相應地，所述平面上設有凹槽，以在上下方向上部分的容納所述耐磨板；

在不銹鋼板的外圍設有上密封橡膠圈；

上橡膠密封圈和下橡膠密封圈形成一級密封結構，在一級密封結構的外圍的上支座板與下支座板間設有由防塵圍板形成的二級密封結構。

依據本實用新型，變滑動摩擦為滾動摩擦，主要是球冠襯板與球窩之間采用多個設有滾珠的滾道，在滿足獲得滾動摩擦的同時，充分利用球冠襯板與球窩對合面的面積較大的特點，布置較多的滾道，從而滿足重載要求，從而有效的改善了重在條件下的摩擦環境。

附圖說明

圖1為一實施例中順橋向縱向活動球型支座半剖結構示意圖。

圖2為一實施例中橫橋向縱向活動球型支座半剖結構示意圖。

圖3為一實施例中橫橋向橫向活動球型支座半剖結構示意圖。

圖4為一實施例中順橋向橫向活動球型支座半剖結構示意圖。

圖5為一實施例中固定球型支座半剖結構示意圖。

圖6為一實施例中順橋向多向活動球型支座半剖結構示意圖。

圖7為一實施例中橫橋向多向活動球型支座半剖結構示意圖。

圖中：1.下密封橡膠圈，2.上密封橡膠圈，3.球冠襯板，4.平面聚四氟乙烯板，5.不銹鋼板，6.上支座板，7.上錨固螺栓，8.下錨固螺栓，9.下支座板，10.球窩，11.滾珠，12.防塵圍板。

具體實施方式

球冠是指球面被一個平面所截后剩下的曲面，截得的圓面為底，垂直于圓面的直徑被截得的部分是高。球冠原本是指前述的底與相應的曲面圍成的結構，如圖1中所示的球冠襯板3本質上屬于球缺，但其名稱并不影響其結構的理解。

并且公知地，機械領域中的很多結構并非嚴格的幾何意義上的結構，但通常使用幾何意義上的概念來描述機械領域中的結構。圖1中所示的球冠襯板3，周緣切除一個環形部分。

關于球冠襯板3的軸線，為本領域和純理學領域的人員所理解，對于球冠而言，球冠的底面過中心的法線即為球冠的軸線。

圖1-7中，球冠襯板3為上下結構，其底面在上，球冠面在下，因此，圖中所表示的理想的上下結構中，其軸線為上下方向。

同時應當理解，涉及到滾轉等因素的影響，實際在支撐梁時，球冠襯板3的軸線并不一定處于嚴格上下方向。

由于本實用新型的主要改進點在球冠襯板2與球窩10的對合面，以及滾珠的分布形式上，因此，對于球型支座常規的結構不多做描述，例如上支座板6上所設置的上錨固螺栓7，下支座板9上設置的下錨固螺栓8，均屬于常規的設計。

而對于圖1到圖7中所涉及的不同類別的球型支座，應當理解，基于前述的改進點，顯而易見的是，在這七類球型支座中可以通用。

不同類型的球型支座，其主要區別在于對上支座板6自由度的約束的，如圖1所示，圖1為順橋向縱向活動球型支座半剖結構示意圖，除順橋向縱向和球窩10與球冠襯板3外的上支座板6的自由度被約束，在此不再對各類球型支座的約束形式和結構進行贅述。

下面以說明書附圖1所例示的滾動球型支座進行說明，圖中的基體結構主要有兩個部分，其一是下支座板9，另一是上支座板6，其板型部分通常是矩形板或者正方形板。

其中如圖1下部所示，下支座板9的上表面形成有一凸臺，凸臺加工出球窩10，通常球窩10的曲率與球冠襯板3的曲率相同，以獲得良好的面面接合，在本實用新型中，球窩10與球冠襯板3的曲率可以相同也可以不同，如果相同，因裝配上的關系，球窩10余球冠襯板3對合的面各處間隙會有差異。如果曲率不一致，則基于相似關系，球窩10與球冠襯板3之間的間隙可以是一致的。

關于球冠襯板3，在優選的實施例中，采用鋼質或者聚四氟乙烯，裝設于球窩10，其上表面為平面，即其底面為平面，符合球冠的一般定義。

球冠襯板3不能產生直線位移，而是用于提供角位移，為滿足上支座板6的直線位移，除球冠襯板3與球窩10的第一摩擦結構外，球冠襯板3余上支座板6之間存在第二摩擦結構，第二摩擦結構通過耐磨板組件來實現，如圖1中所示的平面聚四氟乙烯板4和不銹鋼板5的疊置結構。

關于第一摩擦結構，以降低其摩擦系數為主旨。在本領域的技術人員看來，似乎第一摩擦結構可以采用滾動摩擦取代滑動摩擦，那么第二摩擦結構也可以如此，然而，發明人認為，第一摩擦結構所面對的情況更復雜，并且角位移比較小，其相對應的靜摩擦力更大，當角位移比較小時，相對的滑動在靜摩擦力比較大時，會產生很微小的趴動，或者根本不會產生相對運動。

如圖示1-7所示，球窩10的表面設有多條滾道，即圖中鋼球所指示的位置。實際支撐部分是鋼球以球冠襯板3的軸線為軸心的環形陣列，由此可知，各個環形陣列的平面是相互平行的，并都已球冠襯板3的軸線為軸。下面直接以滾動結構代替環形陣列和承載該環形陣列的滾道用于表述滾動摩擦結構。那么滾動結構有多個，從而能夠形成比較強的支撐能力，滿足重載條件下的應用。

而滾動摩擦相對于滑動摩擦，不僅摩擦系數大幅降低，而且由于滾動結構能夠提供比較大的間隙，從而可以利于潤滑油、潤滑脂等潤滑劑的加注和保持。

圖1-7采用鋼球作為滾珠11，顯而易見的是，鋼球是一種最常見的滾珠，但機械領域的可以選用的滾珠較多，例如合金鋼球、硬度比較高的玻璃體滾珠，或者其他類型的合金滾珠。

滾珠布設在滾道內，并不一定是均勻陣列的，如自行車踏板軸與車架軸承座孔間的滾珠布設，屬于無保持架的滾珠布設結構。

顯而易見的是，在滿足無保持架滾珠布設結構的條件下，也滿足采用保持架進行滾珠布設的結構。

采用保持架進行滾珠布設時，可以控制滾珠在滾道中的陣列方式，并能可靠保持。

藉此結構，球窩10對球冠襯板3間的摩擦基于第一摩擦結構構造為滾動摩擦，并且滾動結構具有多個，且多個滾動結構的質心大致分布在球冠襯板3的軸線上，能夠形成良好的支撐作用。

此外，在機械領域為了提高例如深溝球軸承的荷載能力，開發了一種雙列深溝球軸承，并進行角接觸的分布設計，結構復雜，且只能布設兩列，否則會導致軸承過寬。

而在本實施例中，有足夠的空間，布設多列（即多個滾動結構），從而具有更強的荷載能力，在滿足摩擦系數較小的條件下，也能夠滿足重載應用的技術條件。

關于滾道的條數，不宜少于3條，即滾道至少有3條，以提供比較高的荷載能力。

關于滾道間的分布，可以在球窩10的弧度方向，以等圓弧的方式分布。

在一些實施例中，考慮到越靠下的滾珠11會承載的力，向下的分力所占的比重越大，因此，靠近球窩10底部的滾道密度可以相對較大，越往上分布密度越小。

滾道的條數不宜過多，不宜超過5條，過多會消弱球窩10的整體強度，此外，在幾何上，或者說理想狀態下，不同滾道上的滾珠11應與球冠襯板3相切，滾道條數過多，會增加于此所產生的設計難度，且在重載條件下，不同滾道受到的壓力可能不同，而導致不同滾道上滾珠11的失效期間不同，可維護性會大幅下降。

綜上結構，以及相關的實驗，確定滾道有4條時設計制造難度不太大，且可維護性在可預期的范圍內。

進一步地，于優選的實施例中，半徑小的滾道的深度比半徑大的滾道的深度小；此處的滾道半徑即如前所述的以球窩10軸線為軸心的環。

相應地，深度小的滾道裝設球徑小的滾珠11，從圖1中可以看出，在球窩的軸向，位于下方的滾珠11比位于上方的球徑小。

基于滾道和滾珠11的合理配置，可以有效的分散載荷，提高轉動結構的荷載能力。

優選地，為方便設計，并提高整體的可維護性，按滾道半徑排列的滾道的深度是等差數列，且滾道最小深度為2.5mm，在滾珠11部分的放置如滾道的條件下，有一部分突出出來，基于荷載條件下的變形，提供足夠大的支撐面。

應當理解，理想狀態下，滾珠11對球冠襯板3的支撐應該是點，但實際上需要考慮滾珠11以及球冠襯板3的變形，實質的支撐結構是面。

橋梁的球型支座畢竟應用于重載場合，因此，滾珠11不宜過小，其最小直徑為8mm，具有比較大的荷載能力。最小的滾珠11用于最小深度的滾道中，深度依序增大的滾道使用直徑相對大的滾珠11。

滾珠11第二小直徑為10mm，其后依序增大的滾珠11直徑按照等差數列依次增大。

若采用4條滾道，從內到外依序采用的滾珠直徑為8mm，10mm，15mm，20mm。同一滾道上的滾珠11的距離（中心距）也需要做出考慮，從內到位依序為13.5mm、15.5mm、25.5mm、30.5mm。

通過上述配置，滾道以及滾道內的滾珠11被合理分布，在實現變滑動摩擦為滾動摩擦的基礎上，具有比較高的荷載能力。

在前文中指出，基于滾珠11的支撐，能夠形成球窩10表面與球冠襯板3之間的配合間隙，因此利于潤滑，在此基礎上，提供以下結構：

設有為球窩10與球冠襯板3間的空間加注潤滑介質的油口，潤滑介質一方面可以進一步的降低摩擦系數，另一方面，潤滑介質普大多是油脂類物質，能夠在例如鋼球類滾珠上形成油膜，具有防腐蝕作用。

對于其他類別的潤滑劑，例如石墨，即便是防腐蝕作用有限，但其為固體顆粒狀的潤滑劑，化學穩定性好，一定程度上可以免維護。

因此，在一些實施例需要為其設置加注潤滑介質的油口，有些則屬于免維護的結構，即不必設置加注油口，預先封入一定量的潤滑劑。

對于預先封入一定量的潤滑劑的結構，其對密封性要求低一些，某些結構體完全靠迷宮密封或者密封截至密封，對于需要加注的應用中，對密封要求高一些，尤其是，對于需要加注的應用，潤滑劑流動性更強，需要相對更高的密封級別。

于一些實施例中，圍繞球窩10與球冠襯板3間需要潤滑的空間，設有用以密封的下密封橡膠圈1，一方面減少現場灰塵的進入，另一方面，減少氣體的進入，降低潤滑介質的老化速度，尤其是油脂類（潤滑油或者潤滑脂），大多屬于有機類潤滑劑，容易老化。

關于所述耐磨板組件包括疊置在所述平面上的耐磨板，以及疊置在耐磨板上的不銹鋼板5。

加以對應的，所述平面上設有凹槽，以在上下方向上部分的容納所述耐磨板，起到固定耐磨板的作用。

進而，在不銹鋼板5的外圍設有上密封橡膠圈2，以提供第二摩擦結構的密封，使第二摩擦結構保持良好的摩擦性能。

進一步地，為了提高密封能力，上橡膠密封圈2和下橡膠密封圈1形成一級密封結構，在一級密封結構的外圍的上支座板6與下支座板9間設有由防塵圍板12形成的二級密封結構。