CN110672238A - 一种用于测量输电导线股线拉、弯应力-应变的实验装置 - Google Patents

一种用于测量输电导线股线拉、弯应力-应变的实验装置 Download PDF

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周超
赵士杰
芮晓明
柳亦兵
王阳
智鹏
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Abstract

本发明公开了一种用于测量输电导线股线应力的实验装置，属于架空输电导线股线应力应变实验测试技术领域。本发明专利所述的用于测量输电导线股线应力‑应变的实验装置包括：(1)实验导线；(2)导线端部固定夹紧支座；(3)升降滑轮；(4)垂直振动台；(5)拉力机；(6)加速度传感器；(7)光纤光栅应变传感器(配有实验数据采集设备包括：a‑加速度采集系统，b‑动静态应力应变测试分析系统)。该实验装置可实现以下功能：①导线可实现单侧、双侧固定，而不用其他连接件；②模拟运行中导线的微风振动及线股的张力且张力大小可调；③模拟有裂纹线股(长期的微风振动导致线股产生裂纹进而发生断股、断线事故)拉断力模拟实验；④导线整体可实现一定频率弯曲，弯曲曲率大小可调。

Description

一种用于测量输电导线股线拉、弯应力-应变的实验装置
技术领域：
本发明属于属于架空输电导线股线应力实验测试技术领域。涉及一种具有：①导线可实现单侧、双侧固定，而不用其他连接件，②模拟运行中导线的微风振动及线股的张力且张力大小可调，③有裂纹线股(微风振动往往导致线股产生裂纹进而发生断股、断线)的拉断力模拟实验，④导线整体可实现一定频率弯曲，弯曲曲率大小可调，功能的实验装置。
背景技术：
研究大跨越钢芯铝绞线微风振动情况下导线线股应力分布，以及导线在不同曲率半径下导线所受到的张、弯载荷，多以理论分析计算以及数值仿真的手段，但仅仅依靠此两种方法很难证实理论计算以及数值仿真的正确、合理性。为了验证理论力学模型以及有限元数值模型的可行性与准确性，同时以实验的方式检测即将投入工程应用的架空输电导线极为重要。因此设计并加工一套用于测量输电导线股线应力的实验设备尤为重要。
发明内容：
本发明针对上述存在的问题，提出设计一种用于测量输电导线股线应力的实验装置。该实验装置可实现以下功能：①导线可实现单侧、双侧固定，而不用其他连接件；②模拟运行中导线的微风振动及线股的张力且张力大小可调；③有裂纹线股(微风振动往往导致线股产生裂纹进而发生断股、断线)的拉断力模拟实验；④导线整体可实现一定频率弯曲，弯曲曲率大小可调。
为实现上述目的，本发明包括：实验导线；导线端部固定夹紧支座；升降滑轮；垂直振动台；拉力机；加速度传感器；光纤光栅应变传感器；以及配套使用的动静态应力应变测试分析系统。
所述的导线端部固定夹紧支座由两块夹体及底座组成，通过螺栓的调节底座上方的上下夹体可抱紧或放松所夹物体，主要用于左右两端夹紧导线，方便实验过程导线端部的约束及实验导线长度的调整，可以实现实验导线的单侧、双侧固定。
所述的升降滑轮由电动升降机和滑轮组成，滑轮固定在电动升降机的上法兰部分，用于支撑导线以及使其弯曲一定的角度。可以将导线弯曲一定曲率，从而观察导线在不同曲率下的线股应力应变特性。
所述的垂直振动台能在垂直方向产生一定频率、一定幅值的振动，主要为了模拟微风振动，使实验导线以一定频率弯曲。
所述的拉力机用于拉紧导线，在导线轴向(或铝线线股轴向)施加一定张力，以用来模拟运行中导线张力。可实现模拟有裂纹线股(微风振动往往导致线股产生裂纹进而发生断股、断线)的拉断力模拟实验，进而分析裂纹如何导致断股、断线。
所述的实验数据采集设备有加速度采集系统以及动静态应力应变测试分析系统。
本发明的实验装置可实现以下功能：①导线可实现单侧、双侧固定，而不用其他连接件；②模拟运行中导线的微风振动及线股的张力且张力大小可调；③有裂纹线股(拉断力试验)；④导线整体可实现一定频率弯曲，弯曲曲率大小可调。
附图说明：
图1：整体实验装置示意图；
图2：导线端部固定夹紧支座(正视及俯视图)；
图3：升降滑轮装置；
图4：垂直振动台。
具体实施方式：
下面通过结合附图和实施例对本发明作进一步具体的说明。
如附图1所示在实验场地划线，精确划好每个实验装置的位置，先将两侧导线端部固定在附图2所示夹紧支座上；在两支座的中间附近位置固定升降滑轮见附图3，使导线可以划过滑轮；再在支座与升降滑轮之间固定垂直振动台见附图 1-4和附图4，所有装置都在一条直线上，将拉力机与导线按所需要角度摆放。
将实验导线滑过滑轮固定于两端支座，将右端活动线股与拉力机夹具固定，施加不同的张力，此时所有装置处于同一水平线上，将垂直振动台以一定的频率振动，模拟架空输电导线微风振动，在导线轴向(或铝线线股轴向)施加一定张力，以用来模拟运行中导线张力。可进行有裂纹线股(微风振动往往导致线股产生裂纹进而发生断股、断线)的拉断力模拟实验，进而分析裂纹如何导致断股、断线。
将实验导线滑过滑轮固定于两端支座，将右端活动线股与拉力机夹具固定，施加不同的张力，此时所有装置处于同一水平线上，将垂直振动台以一定的频率振动，模拟架空输电导线微风振动，使实验导线以一定频率弯曲。通过光纤光栅应变传感器(配有实验数据采集设备包括：a-加速度采集系统，b-动静态应力应变测试分析系统)可测试出线股在张、拉载荷下导线线股应力-应变特性。
将实验导线滑过滑轮固定于两端支座，将右端活动线股与拉力机夹具固定，施加张力，调整升降滑轮的高度，使导线达到一定弯曲曲率，将垂直振动台以一定的频率振动，模拟架空输电导线微风振动，使实验导线以一定频率弯曲。在此种情况下通过光纤光栅应变传感器(配有实验数据采集设备包括：a-加速度采集系统，b-动静态应力应变测试分析系统)可测试出线股在张、弯载荷下导线线股应力-应变特性。
以上所述的具体实施例，对本发明的技术方案进行了进一步详细的说明，并不限制本发明，其他的任何在未脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于测量输电导线股线应力-应变的实验装置包括：(1)实验导线；(2)导线端部固定夹紧支座；(3)升降滑轮；(4)垂直振动台；(5)拉力机；(6)加速度传感器；(7)光纤光栅应变传感器。
2.所述的用于测量输电导线股线应力-应变的实验装置，其特征在于：所述导线端部固定夹紧支座分上下两部分。上部分压块内表面为圆弧状设计，表面设计有螺纹见附图2-②；外表面为方形设计，同时开有对称三对螺纹孔见附图2-①；圆弧状的内表面设计以及方形设计的外表面与下部分对称。导线2-③通过被内表面设计的螺纹以及螺栓紧密固定，每一内表面圆弧为150度包络角，圆弧半径分20mm、25mm、30mm不等，可夹持导线直径为30-40，37-50，445-60mm不等，具体结构见附图2。通过螺栓的调节，底座上方的上下夹块体可抱紧或放松所夹物体，主要用于左右两端夹紧导线，方便实验过程导线端部的约束及实验导线长度的调整，可以实现实验导线的单侧、双侧固定。
3.所述的用于测量输电导线股线应力-应变的实验装置，其特征在于：可模拟有裂纹线股(微风振动往往导致线股产生裂纹进而发生断股、断线)的拉断力模拟实验，进而分析裂纹如何导致断股、断线。
4.所述的用于测量输电导线股线应力-应变的实验装置，其特征在于：所述张力机(5)可控制导线另一端若干线股或者整根导线施加的张力大小，进而模拟运行中的输电导线的张力，其为电动控制且张力的大小可按需要进行调节；同时配合垂直振动台(4)进一步可模拟导线运行过程中的振动工况。配合动、静态应力应变测试分析系统以及光纤光栅应变片(7)可测得线股的张、拉载荷下的应力-应变状况。
5.所述的用于测量输电导线股线应力-应变的实验装置，其特征在于：所述升降滑轮(3)可实现导线模型的弯曲变形，且弯曲曲率的大小可通过调节滑轮高度进行调节；同时配合垂直振动台(4)进一步可模拟导线运行过程中的振动工况。再配合动、静态应力应变测试分析系统以及光纤光栅应变片(7)可测得线股在张、弯载荷下的应力-应变状况。
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