[发明专利]一种基于压电耗能的防振锤

说明书

本发明提供了一种基于压电耗能的防振锤，属于电力设备及相关技术领域。该装置包括橡胶片、薄钢片、压电陶瓷片、铜丝、质量块、限位杆、外壳。本发明创新性地利用压电效应原理，将结构的机械能转换为电势能，通过铜丝的电阻效应继而转化为热能，不断地耗散能量，而且橡胶作为一种粘弹性材料有一定耗能作用，使得防振锤对于输电线的减振效果良好；采用多耗能阻尼单元，更换部分零件时可降低损失；而且构造简单，易于维护；并可通过调节耗能阻尼单元的数量，或调整压电陶瓷片的规格，质量块的质量，实现阻尼参数的调节，从而更好地满足实际需要。

技术领域

本发明属于电力设备及相关技术领域，尤其涉及一种基于压电耗能的防振锤。

背景技术

随着世界上不少国家和地区用电需求的逐步增加，高压架空线路杆位越来越高，档距越来越大，导线在风荷载作用下的剧烈振动，严重威胁着输电线路的安全运行。导线振动时，导线悬挂处的工作条件最为不利，这是由于导线会因周期性的弯折发生疲劳破坏。防振锤的使用可以起到保护导线，减轻金属疲劳和线路老化的作用。

现有的防振锤主要是利用调谐质量阻尼器(Tuned mass damper，即TMD)的原理来达到导线减振的目的。所谓TMD，指的是由质量块、弹簧和阻尼系统组成的结构，其振动频率在主结构频率附近。当风荷载作用在导线上时，TMD会因振子的惯性力和弹簧恢复力而产生与主体结构相反的共振行为。在此过程中，导线振动的能量一部分转换为TMD振子的动能，一部分转化为钢索的弹性势能，余下部分通过TMD耗散。然而，现有的防振锤耗能机制薄弱，减振效果十分有限。

本发明创造性地提出了一种基于压电耗能的防振锤，利用压电效应原理，将TMD振子的动能转化为电能，大大提高耗能效率，增强减振效果。

发明内容

本发明的技术方案：

一种基于压电耗能的防振锤，包括橡胶片、薄钢片、压电陶瓷片、质量块、限位杆、外壳。

整个装置由压电耗能模块、钢索及线夹组成；

所述的限位杆为等截面圆杆，与外壳刚接，置于外壳包裹形成的空腔之中；

所述的矩形橡胶片过限位杆的端部，与外壳内壁紧密贴合；

所述的矩形薄钢片与橡胶片紧密贴合，厚度比橡胶片薄；

所述的矩形压电陶瓷片与钢片贴合，厚度与橡胶片相同，每个压电陶瓷片正负极通过铜丝连接，形成电回路；

所述的长方体质量块位于上下两片压电陶瓷片之间；

所述每个压电陶瓷片正负极用2根以上铜丝连接，以保证系统的冗余度和可靠性；

所述橡胶片、薄钢片、压电陶瓷片、质量块在形心处有圆形孔洞，孔洞直径比限位杆直径略大，限位杆不影响压电耗能单元沿杆长方向的自由运动；

所述质量块、压电陶瓷片、薄钢片、橡胶片组成压电耗能单元，单元设置数量根据减振要求进行增减；

本发明的有益效果：

(1)本发明的一种基于压电耗能的防振锤，将导线振动动能转化为压电陶瓷的电能，继而转化为热能，耗能效率高，减振效果好。

(2)本发明的一种基于压电耗能的防振锤，橡胶片作为一种粘弹性材料可以产生微小变形，除了保护压电陶瓷片外，也可适当耗能。

(3)本发明的一种基于压电耗能的防振锤，可根据实际需要对压电耗能单元的数量、压电陶瓷片的规格、质量块的质量进行调整，实现阻尼参数的调节。

(4)本发明的一种基于压电耗能的防振锤，各个耗能单元相互独立，更换部分零件时可降低损失。

(5)本发明的一种基于压电耗能的防振锤，具有构造简单，易于维护等优点。