[发明专利]拉线塔主柱刚度测量实验系统及方法

说明书

本发明公开了一种拉线塔主柱刚度测量实验系统及方法，用于测量拉线塔主柱的弯曲刚度和扭转刚度，包括拉线塔主柱，拉线塔主柱水平放置，其拉线塔主柱根部的固定板固定于竖直放置的支撑架上，支撑架保持固定不动，在拉线塔主柱顶部一侧焊接扭矩加载支架；还包括激光发射器和塔尺，激光发射器发射的激光指向塔尺，在塔尺读取拉线塔主柱加载弯曲载荷和扭转载荷前后的变形量。本发明结构组成简单，操作简便、读数方便、测试精度高等特点，测量方法读数简单、灵敏度较高、计算过程简便，降低了运算过程的误差累计。

技术领域

本发明属于输电线路技术领域，具体涉及了一种用于输电线路中拉线塔主柱刚度测量的实验系统及方法。

背景技术

我国能源与负荷需求呈现极不均衡、逆向分布的态势。因此，发展大容量、跨区域、远距离的特高压输电是必然的要求。拉线塔因其具有结构简单、施工方便、节约线路走廊等诸多优点被广泛应用于西北草原、戈壁等地势平坦、地广人稀的区域。

特高压拉线塔主柱的第一阶振动为扭转振动，扭转刚度对主柱的固有频率有决定性的作用。因此研究拉线塔的主柱刚度具有重要的价值。拉线塔的主柱刚度按特性可分为弯曲刚度以及扭转刚度，目前对主柱刚度的研究主要是通过理论分析和有限元模拟模拟，而对分析方法的正确性并未进行实验验证，缺少实验数据的支撑，无法对分析方法的精确性给予定量的评估。

目前，一些关于弯曲刚度以及扭转刚度的测量装置，比如专利号为CN 103499497中公开了一种架空线弯曲刚度测量装置，该装置利用架空线测试台上的可调位置的测力机构，实现对架空线的弯曲刚度测量。由于架空线为柔性体，因此不能用于具有较大刚度的拉线塔上使用。专利号为CN103776629中公开一种组合齿轮扭转刚度测量仪，该装置通过扭转装置使固定于平板上的组合齿轮的上齿轮和下齿轮发生偏转，并通过角度测量装置读取扭转角度，通过读取转角以及扭转组合齿轮时的扭矩即可计算出组合齿轮的扭转刚度。这种扭转方式的加载不适用于钢结构形式的拉线塔，同时由于拉线塔尺寸较大，而且弯矩和扭矩同时作用于拉线塔顶部，利用角度测量装置来读取扭转角度的方式很难实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种拉线塔主柱刚度测量实验系统及方法，本系统组成简单，操作简便、读数方便、测试精度高等特点，测量方法读数简单、灵敏度较高、计算过程简便，降低了运算过程的误差累计。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种拉线塔主柱刚度测量实验系统，用于测量拉线塔主柱的弯曲刚度和扭转刚度，其特征在于：包括拉线塔主柱，所述的拉线塔主柱水平放置，其拉线塔主柱根部的固定板固定于竖直放置的支撑架上，支撑架保持固定不动，在拉线塔主柱顶部一侧焊接扭矩加载支架；还包括激光发射器和塔尺，激光发射器发射的激光指向塔尺，在塔尺读取拉线塔主柱加载弯曲载荷和扭转载荷前后的变形量。

对上述方案作进一步限定，在测量拉线塔主柱的弯曲刚度时，在拉线塔主柱顶部放置重物，激光发射器设置于拉线塔主柱根部，在拉线塔主柱顶部的下表面设置有圆环，其中圆环与激光发射器处于拉线塔主柱横截面的同一位置，并且圆环内径与激光发射器的激光束直径匹配，塔尺置于拉线塔主柱顶部正前方，激光发射器的激光束经圆环指向塔尺的刻度。

对上述方案作进一步限定，所述的激光发射器固定于三脚架上。

对上述方案作进一步限定，在测量拉线塔主柱的扭转刚度时，在扭矩加载支架上悬挂重物，两个激光发射器固定于拉线塔主柱顶部的左右两侧，两个塔尺分别置于拉线塔主柱顶部两侧，两个激光发射器发射的激光束分别指向两个塔尺的刻度。

对上述方案作进一步限定，所述的扭矩加载支架包括一个水平杆和一个斜杆，其中水平杆的一端与拉线塔主柱顶部的下表面固定连接，斜杆的一端与拉线塔主柱顶部的上表面连接，并且斜杆的另一端与水平杆的另一端连接，水平杆和斜杆组成稳定三角形结构。