新型FR型防振锤固有频率研究.docxVIP

2000年2月JOURNALOFHEFEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYFeb.2000新型FR型防振锤固有频率研究何晓雄(合肥工业大学理学院,安徽合肥230009)摘要:防振锤被广泛用于架空输电线以耗散微风振动的能量,减轻微风振动的强度,保护架空输电线免受疲劳损害。FR防振锤是一种新型防振锤,文章从理论和实验两方面论证了它的不对称结构,使其具有4个固有频率,因而能更好地用于防止微风振动。关键词:FR防振锤;不对称结构;固有频率;微风振动中图分类号:TM752文献标识码:A文章编号:100325060(2000)0120140204AstudyonanewkindofFRdamperinregardtonaturalfrequencyHEXiao2xiong(SchoolofScience,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)Abstract:Dampersarewidelyusedinaerialconductorstoreducetheseverityofaeolianvibrationandtheaccompanyingfatiguedamagetoconductorstrandsandfittings.FRDamperisanewkindofdamper.Inthispaper,thedamper′sdissymmetricalstructureanditsfournaturalfrequenciesareexpoundedandprovedfromtheoriesandexperiments.Aeolianvibrationcanbeeffectivelypreventedwiththiskindofdamper.Keywords:FRDamper;dissymmetricalstructure;naturalfrequency;aeolianvibration微风振动是风吹过架空输电线后在背风侧产生卡门涡街(KarmanVortexStreet)而使架空输电线产生的一种风激振动。一般风速越平稳、风向越是垂直于架空输电线,微风振动就越易发生。架空输电线的微风振动,造成架空输电线的疲劳断股、断线和杆塔金具的磨损1。我国目前在架空输电线上普遍采用安装防振锤的方法来控制微风振动。根据防振锤的作用机理,防振锤实际是一种耗能器,防振锤的线夹随架空输电线一起振动,引起防振锤锤头的振动,使防振锤钢绞线产生干摩擦,从而将机械能转化为热能。Strouhal公式给出风激振动频率与风速V、架空线直径D之间的关系2为f=0.2V(1)D(1)式表明架空线风激振动频率是风速的函数。对架空线的整个档部,同一时刻的风速可能不同,对架空线的任一点,一段时间内的风速也可能不同。要使防振锤耗散掉输入架空输电线的风能,除了防振收稿日期:1999211206作者简介:何晓雄(1956-),男,合肥工业大学教授,硕士生导师.第1期何晓雄:新型FR型防振锤固有频率研究141锤的安装位置之外,选择频响特性合适的防振锤对其能否耗能及耗能的多少影响很大。原则上是选择频响较宽的防振锤,才能耗散掉架空输电线上不同频率的振动能量,达到限振的目的。防振性能优良的防振锤必须有较宽的频响特性和适度的能量消耗,即对微风振动的频段有尽可能大的防护范围和兼顾防振锤自身寿命3。目前,国内普遍使用的是传统的对称结构的Stockbridge型防振锤,即圆桶形防振锤。该类防振锤只有2个固有频率,防护频段较窄,见图1与图2,为了防止微风振动,有时不得不在架空线每档的端部悬挂多个不同固有频率的防振锤。图1Stockbridge型防振锤图2Stockbridge型防振锤频响曲线1型防振锤及其力学模型FR南京电力金具研究所开发的FR型防振锤,改变了传统的对称设计模式,采用了不对称结构设计,即防振锤线夹两侧的锤头质量不等,钢绞线长度不等,整个防振锤呈不对称结构(见图3),从而使防振锤具有较多的固有频率。由于FR型防振锤是由线夹紧固在导、地线上,线夹两侧相互影响不大,可以线夹为界分为2个相对独立的子系统,取其一侧作为1个子系统进行分析(见图4)。对该系统可作进一步简化:锤头按刚性考虑,即只计其质量与惯量,而不计其弹性;对钢绞线只计其弹性,不计其质量和惯量。显然这些假定对于防振锤是合理的。图4防振锤子系统力学模型O——锤头的质心O′——锤头与钢绞线的压接点L——锤头压接点与夹头夹固点之间的距离s——锤头和钢绞线压接点出口处与锤头质心的距离u——防振锤夹头位移Υ——锤头转角图3FR型防振锤结构示意图y——锤头与钢绞线压接点出口处相对于夹头的位移2型防振锤固有频率的推导FR经过上述简化处理,可得到子系统动力特性的控制微分方程为?1994-2