用于输电杆塔张力变化研究的舞动试验机动力加载装置

摘要

本发明公开了一种用于输电杆塔张力变化研究的舞动试验机动力加载装置，包括机架、安装在机架上的驱动机构和平行四杆机构，驱动机构与平行四杆机构驱动连接，所述驱动机构包括变频电机；所述平行四杆机构竖向设置，所述平行四杆机构包括主动转臂、从动转臂以及连接在主动转臂和从动转臂之间的连杆；所述连杆中部纵向设有中空的套管；所述变频电机与变频器控制连接。本发明通过调节运行频率和圆形运行半径，模拟各种动力特性和不同振幅的导线舞动，重现覆冰导线舞动时作用于输电塔的动态张拉力，可以对输电塔在覆冰导线舞动动张力作用下的倒塌机理进行深层次的研究。

说明书

技术领域

本发明属于导线舞动试验装置领域，尤其是涉及一种用于输电杆塔张力变化研究的舞动试验机动力加载装置。

背景技术

覆冰导线舞动是导线不均匀覆冰后在风荷载作用下发生的一种大幅低频振动。舞动发生时，导线的动张力会对输电杆塔造成严重的破坏，轻则造成构件的磨损和主材断裂，重则导致整条输电线路杆塔连续倒塌，从而造成巨大的经济损失。由于输电塔在导线动张力作用下的破坏失效机理至今尚未明确，因此需要进行关于输电塔在导线舞动作用下破坏机理的试验研究，但目前还没有一种能够通过对导线激振来重现导线舞动时作用于杆塔动张力的动力加载装置，无法准确模拟导线舞动的情况。现有模拟装置主要是用于导线在舞动过程中自身受力特性的分析，通常是让导线沿椭圆形轨迹运动，对导线受力状况进行测试和分析，因此装置在整体设计时没有考虑对输电杆塔在舞动过程中的动态受力特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟导线舞动时杆塔张力变化的动力加载装置，以研究导线两端的输电塔的受力状况。

本发明的技术方案是： 

用于输电杆塔张力变化研究的舞动试验机动力加载装置，包括机架、安装在机架上的驱动机构和平行四杆机构，驱动机构与平行四杆机构驱动连接，所述驱动机构包括变频电机；所述平行四杆机构竖向设置，所述平行四杆机构包括主动转臂、从动转臂以及连接在主动转臂和从动转臂之间的连杆；所述连杆中部纵向设有中空的套管；所述变频电机与变频器控制连接。

所述主动转臂与连杆连接处、从动转臂与连杆连接处均设有半径调节装置。

还包括纵向安装在机架上的主动轴和从动轴，所述主动轴一端与变频电机连接，另一端与主动转臂连接；所述从动轴与从动转臂连接。

还包括减速器，所述变频电机与减速器连接，减速器与主动轴连接。

所述主动轴和/或从动轴上安装有平衡配重块。

所述连杆的中点位置纵向设有中空的套管。

所述套管与连杆之间设有中部轴承。

所述连杆的截面为矩形。

平行四杆机构的左右两杆平行且相同，主动转臂与从动转臂的回转半径相等。

主动转臂与连杆连接铰轴轴心到主动转臂与主动轴连接轴轴心的连线平行于从动转臂与连杆连接铰轴轴心到从动转臂与从动轴连接铰轴轴心的连线，并且连线长度相等；主动转臂与连杆连接铰轴轴心到从动转臂与连杆连接铰轴轴心的连线平行于主动转臂与主动轴连接轴轴心到从动转臂与从动轴连接铰轴轴心的连线，并且连线长度相等。

本发明的有益效果是：

套管和连杆之间设有中部轴承，可以使套管自由转动，可消除导线和套管之间的相对摩擦。

在主动轴和从动轴上安装的平衡配重块，可减小连杆对主动轴和从动轴的偏心，从而降低整个装置的振动和噪音。

通过变频器和减速机共同控制变频电机的转速。

主动转臂和从动转臂与连杆连接处设有半径调节装置，可以增长主动转臂和从动转臂的转动半径，从而调整导线模型转动的圆的大小，满足各种不同要求

本发明通过调节运行频率和圆形运行半径，模拟各种动力特性和不同振幅的导线舞动，重现覆冰导线舞动时作用于输电塔的动态张拉力，可以对输电塔在覆冰导线舞动动张力作用下的倒塌机理进行深层次的研究。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图；

图4是本发明的实施图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本发明包括机架16、安装在机架16上的驱动机构和平行四杆机构。驱动机构驱动平行四杆机构往复转动。驱动机构包括变频电机15；平行四杆机构包括主动转臂2、从动转臂4和连杆5，主动转臂2、从动转臂4、连杆5以及机架16共同组成平行四杆机构。

机架16左右两侧分别安装有主动轴1和从动轴3，主动轴1和从动轴3均通过支座轴承8以及螺栓固定在机架16上。主动轴1的另一端通过联轴器14与变频电机15相连，变频电机15通过螺杆固定在机架16上，变频电机15的转速控制通过变频器17和减速机18来共同完成。在主动轴1和从动轴3上均安装平衡配重块9，用于减小连杆5对主动轴1和从动轴3的偏心，从而降低整个装置的振动和噪音。

主动轴1和从动轴3通过连杆端轴承6分别与平行的主动转臂2和从动转臂4连接，主动转臂2和从动转臂4之间由连杆5连接。

主动转臂2和从动转臂4与连杆5连接处设有半径调节装置7。半径调节装置7是在连杆5两端设置的活动扣件和螺栓，为现有技术，其与主动转臂2和从动转臂4相连，沿主动转臂2和从动转臂4上下可调，从而实现舞动半径大小的调节。

连杆5由矩形方管10通过电焊拼接而成，并且连杆5中点位置纵向设有套管11，套管11用于穿设导线模型12。套管11和连杆5之间设有中部轴承13，中部轴承13可以使套管11自由转动，用于消除导线12和套管11之间的相对摩擦。

工作原理：

平行四杆机构的左右两杆平行且相等，主动转臂2与从动转臂4的回转半径相同。

主动转臂2与连杆5连接铰轴轴心到主动转臂2与主动轴1连接轴轴心的连线A平行于从动转臂4与连杆5连接铰轴轴心到从动转臂4与从动轴3连接铰轴轴心的连线B，并且A、B连线长度相等；主动转臂2与连杆5连接铰轴轴心到从动转臂4与连杆5连接铰轴轴心的连线C平行于主动转臂2与主动轴1连接铰轴轴心到从动转臂4与从动轴3连接铰轴轴心的连线D，并且连线C、D长度相等。

连杆5可以通过半径调节装置7，沿主动转臂2和从动转臂4上下移动，以模拟不同振幅的导线舞动。根据舞动半径的大小，调整平衡配重块9的数量，以有效降低整个试验装置的震动和噪声。舞动试验装置的运行频率可通过变频器17和减速机18调节。

  实施过程：

  如图4 所示，首先根据导线模型12舞动时的振幅，通过半径调节装置7调整连杆5在主动转臂2和从动转臂4的位置。然后根据连杆5所在位置调整平衡配重块9的数量，并接通电源试运行舞动试验装置，检查本发明的噪音和振动是否满足要求。若舞动试验装置噪音和振动过大，则继续调整平衡配重块9的数量，直至本发明的噪音和振动满足要求。将导线模型12穿过连杆5中部套管11的穿线孔，把导线模型12两端固定在相应的支座上。最后接通电源，根据导线动力参数设置变频器17的工作频率，最后开启本发明进行试验。

通过变频电机15驱动主动轴1转动，然后通过主动转臂2带动连杆5以及从动轴3转动，使连杆5带动穿过套管11的导线模型12，驱动导线模型12产生圆形轨迹的运动。

最后需要说明的是：主动转臂2和从动转臂4也可以不是直杆而是有转折的杆，只要保证旋转半径相同既可；套管11也可以不位于中点，同样也可以画出圆形轨迹；半径调节装置7可以采用其它近似的可以调节连杆5与主动转臂2和从动转臂4的装置，比如在主动转臂2和从动转臂4上端设置长孔，连杆5两端设置螺栓，螺栓安装在长孔内，通过调节螺栓在长孔内的位置即可调整主动转臂2和从动转臂4的转动半径；上述具体实施方式仅用来说明本发明，而不是对本发明进行限制，对本发明所作出的任何近似的修改和近似替换，都落在本发明的保护范围之内。