ГАСИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ

Изобретение относится к области электроэнергетики, а более конкретно к гасителям вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи.

Известен гаситель вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент (тросик), грузы, выполненные в виде двух колоколообразных соединенных стержневым звеном тел вращения, закрепленных по концам упругого демпферного элемента, и зажим, предназначенный для подвески грузов на проводе линии [1].

Данный гаситель вибрации обеспечивает достаточно широкий частотный диапазон, а именно форму колебаний, при которой груз перемещается как единое целое одновременно с прогибом тросика на всей его длине, и вторую форму колебаний, при которой груз сам колеблется относительно центра тяжести, прогибаясь в точке крепления тросика к грузу, то есть этот гаситель вибрации имеет две собственные резонансные частоты колебаний и является двухчастотным гасителем. Однако указанная эффективность гашения вибрации в этом гасителе достигается за счет сложной формы грузов, что приводит к увеличению трудоемкости изготовления и стоимости гасителя. Кроме того, зачастую на практике для обеспечения лучшей степени защиты проводов воздушных линий электропередачи от действия вибрации требуются гасители, имеющие более двух собственных резонансных частот колебаний.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является гаситель вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент с закрепленными по его концам, по меньшей мере, двумя грузами в форме тел вращения и зажим, предназначенный для подвески грузов на проводе или тросе линии [2].

Выбранные в данном гасителе соотношения между массами грузов, расстояния их расположения на упругом демпферном элементе до вертикальной оси зажима, углы расположения грузов относительно друг друга и относительно вертикальной оси гасителя не являются оптимальными с точки зрения обеспечения его наилучших амплитудно-частотных характеристик и повышения надежности, а также улучшения технологичности и снижения трудоемкости изготовления.

Заявитель ставил перед собой задачу разработки новой конструкции гасителя вибрации, свободной от указанных недостатков известных технических решений и позволяющей достичь повышения технологичности и снижения трудоемкости изготовления, а также повышения надежности работы гасителя за счет определения оптимальных соотношений его элементов с тем, чтобы улучшить амплитудно-частотные характеристики и обеспечить более широкую область применения. Этот технический результат был достигнут за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков заявленного гасителя вибрации, приведенной в нижеследующей формуле изобретения: «гаситель вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент с закрепленными по его концам, по меньшей мере, двумя грузами в форме тел вращения и зажим, предназначенный для подвески грузов на проводе или тросе линии; каждый груз состоит из шара диаметром D со срезанным сегментом, выполненным на расстоянии L₁ от его центра, второго шара диаметром d<D, расположенного на расстоянии L=(1,45÷1,65)D от первого шара, и соединяющего шары звена с продольной осью, проходящей через их центры, и углом наклона α относительно вертикальной оси большого шара, упругий демпферный элемент закреплен в отверстии каждого шара большого диаметра, расположенным параллельно его вертикальной оси, посредством имеющей конусную часть на конце цилиндрической втулки на длине l, грузы выполнены с соотношением масс m₁=(1,01÷1,19)m₂, где m₁ и m₂ - массы первого и второго грузов, соответственно, длина L_тр.1 упругого демпферного элемента от корпуса зажима до точки заделки его в первом грузе не равна длине L_тр.2 упругого демпферного элемента от корпуса зажима до точки заделки его во втором грузе, и указанные длины выбираются из следующего соотношения: L_тр.1=(0,92÷0,99)L_тр.2, причем груз с большей массой m₁ закреплен на упругом демпферном элементе меньшей длины L_тр.1, а груз с меньшей массой m₁ закреплен на упругом демпферном элементе большей длины L_тр.2, соответственно, груз с большей массой m₁ развернут на угол относительно вертикальной оси гасителя, проходящей через продольную ось упругого демпферного элемента, α₁=(50°÷80°), а груз с меньшей массой m₂ развернут на угол относительно вертикальной оси гасителя, проходящей через продольную ось упругого демпферного элемента, α₂=(40°÷70°) таким образом, чтобы грузы были развернуты относительно друг друга на суммарный угол α_сум.=(90÷150°); срезанный сегмент шара диаметром D выполнен на расстоянии L₁=(0,35÷0,42)D от его центра; диаметр d меньшего шара груза определяется в зависимости от диаметра D большого шара груза из следующего соотношения: d=(0,62÷0,68)D; соединяющее первый и второй шары звено выполнено в виде цилиндра с диаметром d₁=(0,46÷0,54)D; соединяющее первый и второй шары звено выполнено в виде конуса с диаметром в основании d₁=(0,35÷0,41)D и конусностью в пределах (1:10÷1:12); угол наклона α соединяющего первый и второй шары звена относительно вертикальной оси большого шара составляет α=(8°÷24°); закрепление упругого демпферного элемента в отверстии большого шара производят опрессованием цилиндрической втулки шестигранной матрицей на ее длине 1=(1,05÷1,15)L_отв., где L_отв. - глубина отверстия в большом шаре под цилиндрическую втулку; отверстие в большом шаре груза под упругий демпферный элемент выполнено несколько меньшим диаметра цилиндрической втулки для обеспечения прессовой посадки».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - общий вид гасителя вибрации, выполненного согласно настоящему изобретению, вид спереди, перпендикулярно проводам линии; на фиг.2 - то же, что на фиг.1, вид сбоку; на фиг.3 - отдельный укрупненный вид одного груза гасителя с его основными геометрическими размерами.

Заявляемый гаситель вибрации для проводов 1 и тросов воздушных линий электропередачи выполняется в виде упругого демпферного элемента (многоповивного стального тросика) 2, двух грузов 3, 4 и зажима 5. Грузы 3, 4 крепятся по концам тросика 2, а к середине тросика 3 закрепляется корпус зажима 5 и с помощью плашки 6 весь гаситель подвешивается к проводу 1 или тросу воздушной линии электропередачи. Грузы 3, 4 представляют собой тела вращения, состоящие из двух, большого и малого, шаров 7, 8 диаметрами D и d, соответственно, соединенных между собой звеном 9 с продольной осью 10, проходящей через центры 11, 12 шаров 7, 8, выполненным в виде цилиндра диаметром d₁=(0,46÷0,54)D или конуса с диаметром в основании d₁=(0,35÷0,41)D и конусностью в пределах (1:10÷1:12). Диаметр d меньшего шара 8 грузов 3, 4 зависит от диаметра D большого шара 7 грузов 3, 4 и рассчитывается из следующего соотношения: d=(0,62÷0,68)D. Звено 9, соединяющее шары 7, 8 грузов 3, 4, расположено под углом наклона α относительно вертикальной оси 13 большого шара, который находится в пределах (8°÷24°). Шар 7 выполняется со срезанным сегментом 14, расположенным на расстоянии L₁=(0,35÷0,42)D от своего центра 11. Второй малый шар 8 диаметром d<D расположен на расстоянии L=(1,45÷1,65)D от первого шара 7.

Упругий демпферный элемент 2 спрессовывается шестигранной матрицей в отверстии 15 каждого шара 7 большого диаметра, которое расположено параллельно его вертикальной оси 13, посредством цилиндрической втулки 16, имеющей конусную часть на конце, на длине 1=(1,05÷1,15)L_отв., где L_отв. - глубина отверстия 15; причем отверстие 15 в большом шаре 7 грузов 3, 4 под упругий демпферный элемент 2 выполняется несколько меньшего диаметра, чем диаметр цилиндрической втулки 16 для обеспечения прессовой посадки и надежности закрепления грузов 3, 4 гасителя.

Грузы 3, 4 на концах тросика 2 выполняются с различными массами m₁ и m₂ при расчетном соотношении масс m₁=(1,01÷1,19)m₂. Длина тросика 2 L_тр.1 от корпуса зажима 5 до точки 17 заделки его в первом грузе 3 отличается по величине от длины L_тр.2 тросика 2 от корпуса зажима 5 до точки заделки 18 его во втором грузе 4, при этом длины этих плеч 19, 20 тросика 2 определяются по следующему соотношению: L_тр.1=(0,92÷0,99) L_тр.2. Груз 3 с большей массой m₁ закрепляется на плече 19 тросика 2 меньшей длины L_тр.1, а груз 4 с меньшей массой m₁ закрепляется на плече 20 тросика 2 большей длины L_тр.2. Относительно вертикальной оси 21 гасителя, проходящей через продольную ось 22 упругого демпферного элемента 2, грузы 3, 4 развернуты на разные углы α₁ и α₂, причем груз 3 с большей массой m₁ развернут на угол α₁=(50°÷80°), а груз 4 с меньшей массой m₂ развернут на угол α₂=(40°÷70°) таким образом, чтобы грузы были развернуты относительно друг друга на суммарный угол α_сум.=(90÷150°).

Изобретение работает следующим образом.

Применение предложенного гасителя вибрации обеспечивает снижение изгибных деформаций провода во всех опасных точках пролета линии до безопасного уровня по принятым в международной практике нормам. При этом наиболее распространенным типом колебаний проводов воздушных линий электропередачи является эолова вибрация, в результате воздействия которой происходит ламинарное обтекание провода ветровым потоком, что становится причиной синхронизированного срыва вихрей с частотой 3÷150 Гц. В результате такого воздействия синхронизированных с формой колебаний нагрузок развивается резонансный процесс и вибрация провода на соответствующей собственной частоте. Амплитуда колебаний при этом не превышает диаметра провода при длине волны от 1 до 20 м во всем диапазоне частот. При этом эффективность гашения колебаний зависит от характеристик гасителя, в частности его частотного диапазона и величины рассеиваемой мощности при различных уровнях вибрации. Геометрические параметры заявленного гасителя и его упругого демпферного элемента, представляющего собой многоповивный стальной тросик с сосредоточенными грузами, закрепленными на его концах, выбраны именно с таким расчетом, чтобы обеспечить оптимальность его вышеуказанных характеристик, что проверено на стендовых испытаниях, по результатам которых данный гаситель вибрации рекомендован к промышленному производству.

Источники информации

[1]. Патент США «Vibration damper (Гаситель вибрации)» № 4,159,393, класс 174-42 (H02G 7/14), опубликован 26.06.1979 г.

[2]. Описание изобретения к патенту Российской Федерации «Унифицированный гаситель вибрации» №2249284, класс H02G 7/14, заявлено 18.08.2003 г., опубликовано 27.03.2005 г. Бюллетень №9.