Результат интеллектуальной деятельности: ГАСИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к гасителям вибрации, предназначенным для защиты неизолированных проводов и молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи, а также самонесущих волоконно-оптических кабелей связи, подвешиваемых на опорах воздушных линий.

Известен унифицированный гаситель вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент, по крайней мере, два груза, закрепленные по концам упругого демпферного элемента посредством опрессования конической втулки в конусном отверстии груза и выполненные в виде тела вращения, состоящего из двух концевых частей в форме круговой бочки и шара соответственно, соединенных звеном в виде однополостного гиперболоида, и зажим, предназначенный для подвески на проводе, закрепленный посередине упругого демпферного элемента и с помощью захвата и плашки на проводе линии, при этом массы грузов, расстояния их крепления на упругом демпферном элементе, вес и диаметр концевых частей грузов отличаются по величине друг от друга [1].

Указанный гаситель вибрации имеет существенные недостатки, связанные с его невысокими амплитудно-частотными характеристиками, обусловленными слабой способностью к энергопоглощению упругого демпферного элемента, что в свою очередь ограничивает диапазон практического использования гасителей вибрации данного типа конструктивного исполнения.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является гаситель вибрации для защиты неизолированных проводов и молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи, а также самонесущих волоконно-оптических кабелей связи, подвешиваемых на опорах воздушных линий, содержащий упругий демпферный элемент в виде свитого из проволок каната с закрепленными по его концам, по меньшей мере, двумя грузами и посередине зажимом, выполненным в виде корпуса и прижимной плашки, предназначенным для подвески гасителя на проводе, молниезащитном тросе или кабеле [2].

Главным недостатком этого гасителя вибрации является невысокая способность к энергопоглощению упругого демпферного элемента из-за неоптимальных величин его относительной изгибной жесткости и диссипации, что, в конечном счете, приводит к существенному снижению амплитудно-частотных характеристик гасителя.

Заявитель ставил перед собой задачу разработки новой конструкции гасителя вибрации, которая характеризовалась бы более высокими технологическими и эксплуатационными характеристиками в части упрощения и удешевления процесса производства гасителя, а также существенного улучшения самодемпфирующих свойств упругого демпферного элемента. Этот технический результат был достигнут за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков заявленного гасителя вибрации, приведенной в нижеследующей формуле изобретения «гаситель вибрации для защиты неизолированных проводов и молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи, а также самонесущих волоконно-оптических кабелей связи, подвешиваемых на опорах воздушных линий, содержащий упругий демпферный элемент в виде свитого из проволок каната с закрепленными по его концам, по меньшей мере, двумя грузами и посередине зажимом, выполненным в виде корпуса и прижимной плашки, предназначенным для подвески гасителя на проводе, молниезащитном тросе или кабеле; каждый груз выполнен в виде плоской Г-образной консоли с конусным или цилиндрическим заплечиком, заканчивающимся телом сферической формы, причем плоскости, в которых расположены грузы, развернуты относительно вертикали в противоположные стороны по направлению свивки каната на одинаковый или различный по величине для каждого груза угол α в пределах от 35° до 55°, соотношение собственных частот колебаний f₁ и f₂ грузов выбирается из условия f₁:f₂=1,0÷1,5, упругий демпферный элемент выполнен из каландрованного каната, обеспечивающего его максимальную способность к энергопоглощению, а часть корпуса зажима, соприкасающаяся с проводом, молниезащитным тросом или кабелем выполнена в виде крюка с внутренним радиусом, не меньшим максимального диаметра монтируемых проводов, молниезащитных тросов или кабелей, имеющего угол охвата, равный β=(175±5)° по окружности провода, молниезащитного троса или кабеля и повернутого относительно их продольной оси на угол γ=10°÷70° с таким расчетом, чтобы незакрепленный гаситель удерживался в подвешенном положении, часть прижимной плашки зажима, соприкасающаяся с проводом, молниезащитным тросом или кабелем, выполнена как, по крайней мере, две грани шестигранника с внутренним радиусом его описанной окружности, равным минимальному диаметру монтируемых проводов, молниезащитных тросов или кабелей, при этом зажим снабжен фиксатором, предназначенным для исключения самоотвинчивания; упругий демпферный элемент выполнен в виде отрезка 19-ти проволочного каната одинарной свивки; корпус и прижимная плашка выполнены литьем или из прессованного профиля с последующей обработкой на пескоструйных или дробеструйных автоматах; упругий демпферный элемент в нижней части корпуса зажима жестко закреплен опрессованием; фиксатор прижимной плашки выполнен в виде болта с мелкой резьбой и одной или двумя компенсационными пружинными шайбами; концы упругого демпферного элемента закреплены в грузах сваркой или опрессованием цилиндрических втулок, предварительно опрессованных на упругом демпферном элементе; упомянутые пружинные шайбы зажима выполнены в виде тарельчатой пружины и(или) гровер-шайбы; плечи от точки закрепления грузов на упругом демпферном элементе до точки закрепления корпуса зажима на упругом демпферном элементе выбираются неодинаковыми по длине; на внутренней поверхности корпуса, соприкасающейся с проводом, молниезащитным тросом или кабелем, выполнены насечки треугольной, или прямоугольной, или трапецеидальной, или овальной формы».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - общий вид гасителя вибрации, выполненного согласно настоящему изобретению, вид спереди перпендикулярно проводу (молниезащитному тросу, кабелю); на фиг.2 - то же, что на фиг.1, вид сбоку с разрезом зажима гасителя; на фиг.3 - аксонометрический вид гасителя на фиг.1.

Заявляемый гаситель вибрации, предназначенный для защиты неизолированных проводов (молниезащитных тросов) 1 воздушных линий электропередачи, самонесущих волоконно-оптических кабелей 1 связи, закрепляемых на опорах воздушных линий, состоит из упругого демпферного элемента 2, двух грузов 3, 4, закрепленных по его концам, и зажима, который выполнен в виде корпуса 5 и прижимной плашки 6 и предназначен для подвески гасителя на проводе (молниезащитном тросе, кабеле) 1. При этом плечи от точки закрепления грузов 3, 4 на упругом демпферном элементе 2 до точки закрепления корпуса 5 зажима на упругом демпферном элементе 2 могут быть различными по длине.

Упругий демпферный элемент 2 представляет собой отрезок каландрованного каната, свитый (канат одинарной свивки) из набора 19-ти стальных оцинкованных проволок, характеризующихся оптимальными значениями относительной жесткости и диссипации, которые достигаются за счет выбираемых величин диаметра, шага навивки проволок, а также специальной технологии изготовления

Грузы 3, 4 выполнены в виде плоской Г-образной консоли 7 с конусным или цилиндрическим заплечиком 8, заканчивающимся телом 9 сферической формы. Грузы 3, 4 располагаются с таким расчетом, чтобы обеспечить их разворот относительно вертикали 10 в противоположные стороны по направлению свивки каната 2 на угол α=35°÷55° (одинаковый или различный по величине для каждого груза), при этом соотношение собственных частот колебаний f₁ и f₂ грузов 3, 4 следует выбирать из условия f₁:f₂=1,0÷1,5, что позволяет обеспечить высокую способность к энергопоглощению упругого демпферного элемента 2.

Часть корпуса 5 зажима, которая контактирует с проводом (молниезащитным тросом, кабелем) 1, изготавливается в виде крюка 11 с внутренним радиусом, не меньшим максимального диаметра монтируемых проводов (молниезащитных тросов, кабелей) 1, имеющего угол охвата, равный β=(175±5)° по окружности монтируемых проводов (молниезащитных тросов, кабелей) 1, и повернутого относительно их продольной оси 12 на угол γ=10°÷70°, что позволяет даже незакрепленному гасителю удерживаться в подвешенном положении.

Часть 13 прижимной плашки 6 зажима, соприкасающаяся с проводом (молниезащитным тросом, кабелем) 1, выполняется в форме двух граней шестигранника с внутренним радиусом его описанной окружности, равным минимальному диаметру монтируемых проводов (молниезащитных тросов, кабелей) 1.

Корпус 5 и прижимная плашка 6 зажима скрепляются между собой болтом 14 с мелкой резьбой и двумя компенсационными пружинными шайбами 15 (тарельчатыми пружинами и/или гровер-шайбами) для предотвращения самоотвинчивания. Корпус 5 и прижимная плашка 6 изготавливаются литьем или из прессованного профиля с последующей обработкой на пескоструйных или дробеструйных автоматах. Упругий демпферный элемент 2 в нижней части 16 корпуса 5 зажима жестко закрепляется опрессованием, а по концам закрепляется в грузах 3, 4 сваркой или опрессованием цилиндрических втулок 17, предварительно спрессованных на упругом демпферном элементе 2. На внутренней поверхности корпуса 5, которой зажим соприкасается с проводом (молниезащитным тросом, кабелем) 1, выполняются насечки 18 (треугольные, прямоугольные, трапецеидальные, овальные или какой-то другой соответствующей формы) для улучшения сцепления корпуса гасителя с проводом (молниезащитным тросом, кабелем) 1.

Изобретение работает следующим образом:

Гаситель вибрации является основным средством гашения эоловой вибрации в воздушных линиях электропередачи и волоконно-оптических линиях связи. Гасители вибрации предложенного типа, то есть гасители Стокбриджа, действуют по принципу противодействия или поглощения энергии колебаний провода (троса, кабеля) и теплового рассеяния ее за счет интенсивного трения между собой проволок упругого демпферного элемента (каната) 2. При этом эффективность гасителя вибрации определяется его амплитудно-частотными характеристиками (АЧХ), которые снимаются и исследуются с целью изучения свойств гасителей на специальных автоматизированных испытательных комплексах (вибростендах), позволяющих снимать и исследовать динамические характеристики гасителей, а также измерять их жесткостные и диссипативные свойства. В предложенном гасителе удалось достичь более высоких жесткостных и диссипативных свойств упругого демпферного элемента (каната) 2, а именно его изгибную, торсионную жесткость и площадь петель гистерезиса, которые определяют диссипативные свойства упругого демпферного элемента (каната) 2, а, стало быть, и гасителя в целом. Получая зависимость силы от перемещения для каждой амплитуды (петлю гистерезиса), определяют коэффициент пропорциональности между ними - жесткость упругого демпферного элемента (каната) 2. При разработке конструкции (модели) гасителя требуется знать жесткость на единицу длины и отнесенную к минимальной изгибной жесткости. Интегрируя каждую петлю гистерезиса, получаем энергию, рассеиваемую в упругом демпферном элементе (канате) 2 для конкретных перемещений в точке приложения силы. Результаты, полученные от таких измерений и исследований, показывают сильную нелинейность приведенной изгибной жесткости упругого демпферного элемента (каната) 2 нового гасителя от амплитуды относительного перемещения груза 3 (4) и зажима. Далее с учетом геометрических размеров зажима (корпуса 5 и прижимной плашки 6) и грузов 3, 4, их распределения масс и тензоров инерции в соответствующих системах координат по матрице динамической жесткости рассчитывается силовая реакция, импеданс и рассеиваемая мощность упругого демпферного элемента (каната) 2.

Испытания заявляемого гасителя вибрации на автоматизированном испытательном вибростенде ТАИЗ (Тульского арматурно-изоляторного завода) показали его высокие эксплуатационные характеристики и гаситель рекомендован к широкому применению на воздушных линиях электропередачи и волоконно-оптических линиях связи.

Источники информации[1] Описание изобретения к патенту №2249284 «Унифицированный гаситель вибрации» Дубинич Л.А. и др. H02G 7/14, заявлено: 18.03.2003 г., опубликовано: 27.03.2005 г. Бюллетень №9.

[2] Описание изобретения к патенту №2180765 «Гаситель вибрации». Рыжов С.В. и др. H02G 7/14, заявлено: 03.07.2000 г., опубликовано: 20.03.2002 г. Бюллетень №8.