[发明专利]一种输电塔减振器及其制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及输电工程，特别是一种用于减轻输电塔振动的输电塔减振器及其制备和使用方法。

背景技术

用于架设输电线的输电塔在风荷载及地震作用下会产生动力响应，严重时甚至会发生倒塌，对输电塔进行减振是保证其结构安全的重要举措。

CN102936926A专利文献披露了一种可用于输电塔减振的多维碰撞耗能质量摆阻尼器。该阻尼器由通过钢索悬吊在下部开口的金属圆筒内的质量球构成，在金属圆筒的内壁上贴附粘弹材料，利用质量球在外部荷载作用下产生惯性力碰撞金属圆筒的内壁达到耗能减振效果。

该阻尼器存在以下缺点：

(1)钢索悬挂质量球不具备内共振特性，只利用质量球振动产生的惯性力进行减振，减振效果不佳。

(2)未给出阻尼器达到最佳减振效果时的设计参数与输电塔的有关技术参数的关系，不能保证设计的装置达到最佳减振效果。

(3)该阻尼器下端开口，钢索、质量球和粘弹材料层易受腐蚀，耐久性差。

CN105297939A专利文献披露了一种安装在输电塔顶部的非线性动力吸振电磁耗能装置。该装置在一个箱型结构的顶部与底部分别固定永磁铁，形成均匀磁场，在箱体内悬挂下端带有质量块的弹簧，弹簧中间穿插绞线，弹簧和质量块组成弹簧摆，弹簧摆动频率与被控结构的主振频率一致，弹簧摆的运动方式为弹簧振动和整体摆动两种模态的耦合，当满足内共振条件时，会发生一种振动激发另一种振动，从而达到非线性吸振的效果；同时外壳为铝导体的质量快摆动时切割磁力线，在质量快的导体中产生涡流，涡流转化为电阻热，达到耗能减振效果。该装置虽然克服了上述阻尼器的第一个缺陷，但仍存在以下缺点：

(1)采用电磁感应耗能，质量块结构复杂；永磁铁长期使用会退磁，影响减振装置的耗能减振效果。

(2)未给出装置达到最佳减振效果时的设计参数与输电塔的有关技术参数的关系，不能保证设计的装置达到最佳减振效果。

(3)在外部激励作用下，质量块可能与箱体侧面发生碰撞，严重时易造成装置损坏。

发明内容

本发明的目的是结合上述现有技术的结构特点，提供一种可达到最佳减振效果的输电塔减振器及其制备和使用方法。

本发明提供的输电塔减振器，包括固定安装在输电塔顶部中心处的一个圆筒形金属箱体，在金属箱体内顶板的中心处悬挂由马氏体形状记忆合金制成的高阻尼弹簧，高阻尼弹簧的下端系实心钢球，在金属箱体内侧壁上粘贴弹性胶带；

所述实心钢球与输电塔的质量比μ＝m₂/m₁＝0.01～0.02，

实心钢球的半径

所述金属箱体的内径

金属箱体的高度

所述高阻尼弹簧的长度

高阻尼弹簧的刚度k_s＝16m₂π²f²(N/m)，

以上各式中：

m₁为输电塔的质量(kg)，

m₂为实心钢球的质量(kg)，

ρ为实心钢球的密度(kg/m³)，取ρ＝7.85×10³kg/m³，

g为重力加速度(m/s²)，

f为输电塔(8)的一阶频率(Hz)，可通过建立输电塔有限元模型求得，

g_p为实心钢球(4)弹性胶带(5)之间的距离(m)，g_p＝0.05～0.2(m)，

c_n为弹性胶带(5)的厚度(m)，c_n＝0.01～0.025(m)。

上述输电塔减振器的制备和使用方法，包括：

步骤一、制作减振器：

先通过焊接制作下端开口、上部顶板为方形的圆筒形金属箱体；在金属箱体的内侧底部用胶黏剂粘贴所述弹性胶带；将下端连接有实心钢球的高阻尼弹簧的上端焊接在金属箱体的顶板中心处；用与顶板相同的底板封闭箱体，制成顶板和底板为方形、中间为圆筒形的减振器；

步骤二、架设输电塔；

步骤三、输电塔架设施工完成后，将步骤一减振器的金属箱体通过焊接(顶板和底板分别与输电塔焊接)竖直固定安装在输电塔的顶部中心处。

本发明的有益效果是：