CN109742707A - 一种基于ptmd原理的输电导线防振锤 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PTMD原理的输电导线防振锤，包括固定夹、钢索和质量锤；固定夹的上端连接在输电导线上，固定夹的下端连接在钢索上，左质量锤和右质量锤均为U型结构且竖向设置，U型结构的左质量锤和右质量锤的开口相对应,钢索的左端通过连接部件Ⅰ与左质量锤的内侧中部铰接，钢索的右端通过连接部件Ⅱ与右质量锤的内侧中部铰接；左质量锤和右质量锤的内侧两端分别设置粘弹性体。本发明结合普通防振锤调谐质量原理和碰撞耗能原理两方面，设计出基于PTMD原理的防振锤，可通过选装不同的铰接点扭转弹簧的刚度、钢索长度、质量锤的配重方式等来调节防振锤的工作频率，同时还可以通过振动碰撞消耗大量的动能，从而起到消能减振的防振效果。

Description

一种基于PTMD原理的输电导线防振锤

技术领域

本发明属于输电导线减振技术领域，尤其涉及一种基于PTMD原理的输电导线防振锤。

背景技术

输电线路导线的微风振动是一种常见现象，常由微风(风速约为0.5～10m/s)引起，并可能持续数小时甚至数天。振动幅度约为0.5～3d(d为导线直径)，频率为3Hz～120Hz。导线的风致振动常由气流经过导线后产生的旋涡脱落引起，它可能导致导线和夹紧装置(悬挂夹、阻尼器、垫片等)的微动疲劳失效。当导线跨度较大、张力较大时更容易发生风振。振动控制是一个复杂的过程，必须考虑技术的可靠性和经济的合理性。有两种方法可以解决这个问题。一种是选择合适的输电线路部件，利用各部件的特点来减少或消除振动，如导线的类型、张力、线夹和其他五金配件。另一种是利用阻尼器耗散能量来控制振动幅度，从而提高输电线路的可靠性和使用寿命。第二种选择在大多数情况下是有效和经济的，因为它在输电线路总投资中占比很小。

现有的防振锤主要有以下几类：1)斯托克布里奇(Stockbridge)型防振锤，其出现最早并被广泛应用于世界各地架空输电线路的防振领域，对导线减振起到非常重要的作用，由于斯托克布里奇型防振锤构造简单，能够轻松的安装于导线之上，借助生产成本低、结构比较简单等等技术优势，斯托克布里奇型防振锤成为国内电网建设初期使用频率最高的产品，但是由于容易受到潮湿环境的腐蚀产生断裂等等危险的情况，促使斯托克布里奇型防振锤逐渐被新型防振锤取代。2)DF防振锤，DF防振锤类似狗骨头，能够实现超过60度以上的扭曲，由于DF防振锤具备较多的共振频率，因此在DF防振锤的两端采用不同质量的锤头，以便在产生振动的过程中，能够有效的分解导线的振动，减少频率的重合，导致振动幅度过大。3)FR防振锤，其同样采用两个不同重量的锤头，能够实现四个谐振频率，由于FR防振锤钢吊索与锤头均暴露于外界，在日常维护保养过程中，能够借助肉眼轻松的判断FR防振锤的具体功能是否受损，极大程度提高检测FR防振锤安全与否的效率。4)双扭型防振锤，此类防振锤能够充分的利用导线与抑制钢线的扭力，达到减少线股之间的过度摩擦，达到消耗多余能量的目的，由于其固有频率较多，因此保护的范围较为广泛。

现有的防振锤主要通过锤头的运动带动悬臂索的弯曲，最终振动的能量通过悬臂索索股之间的摩擦力消耗掉，其耗能能力是有限的。由于耗能能力有限，使得防振锤本身也长期处于振动状态，在锤头与悬臂索连接处容易发生疲劳破坏。

发明内容

针对现有防振锤耗能较少，连接处易发生疲劳破坏的情况，本发明提供了一种耗能较多，且改变锤头与悬臂索连接方式，减少节点处发生破坏风险的基于PTMD原理的输电导线防振锤，本发明基于碰撞时碰撞界面是粘弹性材料时可以消耗较多能量的原理，在锤头和悬臂索连接处设置转动弹簧铰接点，使锤头在运动过程中与悬臂索发生碰撞，并在碰撞点设置粘弹性材料，从而消耗振动的能量，进而控制输电导线的微风振动。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种基于PTMD原理的输电导线防振锤，包括固定夹、钢索、左质量锤和右质量锤；所述固定夹的上端连接在输电导线上，所述固定夹的下端连接在钢索上，所述左质量锤和右质量锤均为U型结构且水平设置，U型结构的左质量锤和右质量锤的开口相对应,所述钢索的左端通过连接部件Ⅰ与左质量锤的内侧中部铰接，所述钢索的右端通过连接部件Ⅱ与右质量锤的内侧中部铰接；所述左质量锤和右质量锤的内侧两端分别设置粘弹性体。

作为本发明的一种优选方案，所述连接部件Ⅰ包括连接块Ⅰ、销轴Ⅰ和扭力弹簧Ⅰ，所述钢索的左端与连接块Ⅰ固定连接，所述左质量锤和连接块Ⅰ穿过销轴Ⅰ，所述扭力弹簧Ⅰ套在销轴Ⅰ上且位于左质量锤和连接块Ⅰ之间，所述扭力弹簧Ⅰ的一端与左质量锤固定连接，所述扭力弹簧Ⅰ的另一端与连接块Ⅰ固定连接，所述左质量锤与销轴Ⅰ固定配合，所述连接块Ⅰ与销轴Ⅰ铰接；所述连接部件Ⅱ包括连接块Ⅱ、销轴Ⅱ和扭力弹簧Ⅱ，所述钢索的右端与连接块Ⅱ固定连接，所述右质量锤和连接块Ⅱ穿过销轴Ⅱ，所述扭力弹簧Ⅱ套在销轴Ⅱ上且位于右质量锤和连接块Ⅱ之间，所述扭力弹簧Ⅱ的一端与右质量锤固定连接，所述扭力弹簧Ⅱ的另一端与连接块Ⅱ固定连接，所述右质量锤与销轴Ⅱ固定配合，所述连接块Ⅱ与销轴Ⅱ铰接。

作为本发明的另一种优选方案，所述左质量锤和右质量锤的外侧两端分别向外凸起形成弧形凸块。

作为本发明的一种改进方案，所述固定夹的上端卡在输电导线上，所述固定夹的下端卡在钢索上。

作为本发明的另一种改进方案，所述左质量锤和右质量锤相对固定夹左右对称。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果是：

1、可以通过调节铰接点的扭力弹簧刚度来调节防振锤的自振频率。

2、可以通过设置碰撞点的碰撞材料来控制耗能的效率。

3、本发明结合普通防振锤调谐质量原理和碰撞耗能原理两方面，设计出基于PTMD原理的防振锤，可通过选装不同的铰接点扭转弹簧的刚度、钢索长度、质量锤的配重方式等来调节防振锤的工作频率，同时还可以通过振动碰撞消耗大量的动能，从而起到消能减振的防振效果。

附图说明

图1为一种基于PTMD原理的输电导线防振锤的立体结构示意图；

图2为连接部件Ⅰ和左质量锤以及连接部件Ⅱ和右质量锤配合的结构示意图；

图3为一种基于PTMD原理的输电导线防振锤的主视结构示意图；

图4为一种基于PTMD原理的输电导线防振锤运动模式与工作原理图一；

图5为一种基于PTMD原理的输电导线防振锤运动模式与工作原理图二；

图6为一种基于PTMD原理的输电导线防振锤运动模式与工作原理图三。

图中，1—固定夹；2—钢索；3—左质量锤；4—右质量锤；5—输电导线；6—粘弹性体；7—弧形凸块；8—连接块Ⅰ；9—销轴Ⅰ；10—扭力弹簧Ⅰ；11—连接块Ⅱ；12—销轴Ⅱ；13—扭力弹簧Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1、图2和图3所示，一种基于PTMD原理的输电导线防振锤，包括固定夹1、钢索2、左质量锤3和右质量锤4。固定夹1的上端连接在输电导线5上，固定夹1的下端连接在钢索2上，左质量锤3和右质量锤4均为U型结构且水平设置，U型结构的左质量锤3和右质量锤4的开口相对应,钢索2的左端通过连接部件Ⅰ与左质量锤3的内侧中部铰接，钢索2的右端通过连接部件Ⅱ与右质量锤4的内侧中部铰接；左质量锤3和右质量锤4的内侧两端分别设置粘弹性体6。

连接部件Ⅰ和连接部件Ⅱ的结构如图2所示，连接部件Ⅰ包括连接块Ⅰ8、销轴Ⅰ9和扭力弹簧Ⅰ10，钢索2的左端与连接块Ⅰ8固定连接，左质量锤3和连接块Ⅰ8穿过销轴Ⅰ9，扭力弹簧Ⅰ10套在销轴Ⅰ9上且位于左质量锤3和连接块Ⅰ8之间，扭力弹簧Ⅰ10的一端与左质量锤3固定连接，扭力弹簧Ⅰ10的另一端与连接块Ⅰ8固定连接，左质量锤3与销轴Ⅰ9固定配合，连接块Ⅰ8与销轴Ⅰ9铰接。连接部件Ⅱ包括连接块Ⅱ11、销轴Ⅱ12和扭力弹簧Ⅱ13，钢索2的右端与连接块Ⅱ11固定连接，右质量锤4和连接块Ⅱ11穿过销轴Ⅱ12，扭力弹簧Ⅱ13套在销轴Ⅱ12上且位于右质量锤4和连接块Ⅱ11之间，扭力弹簧Ⅱ13的一端与右质量锤4固定连接，扭力弹簧Ⅱ13的另一端与连接块Ⅱ11固定连接，右质量锤4与销轴Ⅱ12固定配合，连接块Ⅱ11与销轴Ⅱ12铰接。

左质量锤3和右质量锤4的外侧两端分别向外凸起形成弧形凸块7，固定夹1的上端卡在输电导线5上，固定夹1的下端卡在钢索2上，左质量锤3和右质量锤4相对固定夹1左右对称。

输电导线5的微风振动时在风的涡激力作用下，输电导线5导线在竖向平面内上下振动。为更好的抑制导线的微风振动，将该防振锤竖向悬挂在输电导线5的下方，如图1和图3所示。固定夹1可视为刚体将左质量锤3、右质量锤4和输电导线5固定，左质量锤3和右质量锤4可认为是对称的，可取半结构进行分析，如图4所示，图4中O为质量锤的重心，O＇为连接点。当输电导线5发生竖向振动时，左质量锤3和右质量锤4在惯性力作用下也将产生竖向运动，由于左质量锤3和右质量锤4的重心与铰接点不重合，左质量锤3和右质量锤4将产生竖向的振动和绕连接点的转动。防振锤的运动模式如图4、图5和图6所示，可能产生两种情况：a.左质量锤3和右质量锤4重心向下运动，同时绕铰接点逆时针转动，当转动角度较大时左质量锤3和右质量锤4上肢与钢索2发生碰撞，如图5所示；b.左质量锤3和右质量锤4重心向上运动，同时绕铰接点顺时针转动，当转动角度较大时左质量锤3和右质量锤4下肢与钢索2发生碰撞，如图6所示。适当的选择碰撞点的材料使耗散的能量足够大，从而抑制振动。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种基于PTMD原理的输电导线防振锤，其特征在于：包括固定夹(1)、钢索(2)、左质量锤(3)和右质量锤(4)；所述固定夹(1)的上端连接在输电导线(5)上，所述固定夹(1)的下端连接在钢索(2)上，所述左质量锤(3)和右质量锤(4)均为U型结构且竖向设置，U型结构的左质量锤(3)和右质量锤(4)的开口相对应,所述钢索(2)的左端通过连接部件Ⅰ与左质量锤(3)的内侧中部铰接，所述钢索(2)的右端通过连接部件Ⅱ与右质量锤(4)的内侧中部铰接；所述左质量锤(3)和右质量锤(4)的内侧两端分别设置粘弹性体(6)。

2.根据权利要求1所述的一种基于PTMD原理的输电导线防振锤，其特征在于：所述连接部件Ⅰ包括连接块Ⅰ(8)、销轴Ⅰ(9)和扭力弹簧Ⅰ(10)，所述钢索(2)的左端与连接块Ⅰ(8)固定连接，所述左质量锤(3)和连接块Ⅰ(8)穿过销轴Ⅰ(9)，所述扭力弹簧Ⅰ(10)套在销轴Ⅰ(9)上且位于左质量锤(3)和连接块Ⅰ(8)之间，所述扭力弹簧Ⅰ(10)的一端与左质量锤(3)固定连接，所述扭力弹簧Ⅰ(10)的另一端与连接块Ⅰ(8)固定连接，所述左质量锤(3)与销轴Ⅰ(9)固定配合，所述连接块Ⅰ(8)与销轴Ⅰ(9)铰接；所述连接部件Ⅱ包括连接块Ⅱ(11)、销轴Ⅱ(12)和扭力弹簧Ⅱ(13)，所述钢索(2)的右端与连接块Ⅱ(11)固定连接，所述右质量锤(4)和连接块Ⅱ(11)穿过销轴Ⅱ(12)，所述扭力弹簧Ⅱ(13)套在销轴Ⅱ(12)上且位于右质量锤(4)和连接块Ⅱ(11)之间，所述扭力弹簧Ⅱ(13)的一端与右质量锤(4)固定连接，所述扭力弹簧Ⅱ(13)的另一端与连接块Ⅱ(11)固定连接，所述右质量锤(4)与销轴Ⅱ(12)固定配合，所述连接块Ⅱ(11)与销轴Ⅱ(12)铰接。

3.根据权利要求2所述的一种基于PTMD原理的输电导线防振锤，其特征在于：所述左质量锤(3)和右质量锤(4)的外侧两端分别向外凸起形成弧形凸块(7)。

4.根据权利要求3所述的一种基于PTMD原理的输电导线防振锤，其特征在于：所述固定夹(1)的上端卡在输电导线(5)上，所述固定夹(1)的下端卡在钢索(2)上。

5.根据权利要求4所述的一种基于PTMD原理的输电导线防振锤，其特征在于：所述左质量锤(3)和右质量锤(4)相对固定夹(1)左右对称。