输电线路风力振动模拟试验装置

摘要

本发明属于输电线路振动模拟试验技术领域，具体涉及一种输电线路风力振动模拟试验装置，包括与地基固定连接的第一立柱和第二立柱，第一立柱的顶部与摇杆的第一端铰接，摇杆的第二端通过X轴直线导向机构与连接块构成一对沿X轴的移动副，连接块与拉杆的底端铰接，拉杆的顶端与电线夹头固定连接；拉杆通过Y轴直线导向机构与第二立柱构成一对沿Y轴的移动副；摇杆的第二端设有自动回位机构；钢丝绳的第一端通过位置调整机构与摇杆相连，钢丝绳的第二端通过偏心轮机构与减速电机相连，减速电机固定于升降器上，升降器通过支撑平台与地基固定连接；定滑轮用于为钢丝绳提供导向，定滑轮设置于支撑平台上；本技术方案既可调整振动频率，也可调整振幅。

权利要求

1.一种输电线路风力振动模拟试验装置，其特征是：包括第一立柱（1），第一立柱（1）的底部与地基固定连接，第一立柱（1）的顶部与摇杆（2）的第一端铰接，摇杆（2）的第二端通过X轴直线导向机构与连接块（7）构成一对沿X轴的直线移动副，连接块（7）与拉杆（4）的底端铰接，拉杆（4）的顶端与电线夹头（3）固定连接，电线夹头（3）用于与电线（94）固定连接；拉杆（4）通过Y轴直线导向机构与第二立柱（6）构成一对沿Y轴的直线移动副，Y轴为竖直轴，第二立柱（6）与地基固定连接；摇杆（2）的第二端设有自动回位机构，且自动回位机构与地基固定连接，当自动回位机构呈自然状态时，摇杆（2）呈水平状态；钢丝绳（19）的第一端通过位置调整机构与摇杆（2）相连，钢丝绳（19）的第二端通过偏心轮机构与减速电机的输出轴相连，减速电机固定于升降器（23）的升降部分，升降器（23）的固定部分与支撑平台（11）固定连接，支撑平台（11）与地基固定连接；定滑轮（22）用于为钢丝绳（19）提供导向，定滑轮（22）设置于支撑平台（11）上；

所述电线夹头（3）的具体结构包括一体连接的框架（301）和连接杆（305），框架（301）的外缘圆周均布设有N个夹头，夹头包括固定夹头（304）和活动夹头（302），活动夹头（302）与固定夹头（304）通过螺钉D（303）连接；

所述自动回位机构包括压缩弹簧（8），压缩弹簧（8）的顶端与所述摇杆（2）固定连接，压缩弹簧（8）的底端与支架（9）固定连接，支架（9）与所述第二立柱（6）固定连接；

所述位置调整机构包括轴承座G（17），轴承座G（17）包括轴承座本体部分和U形挂头部分，轴G（18）通过滚动轴承与轴承座G（17）的轴承座本体部分转动连接，轴G（18）与所述钢丝绳（19）的第一端固定连接；所述摇杆（2）上设有长孔（201），长孔（201）的长度方向与摇杆（2）的长度方向一致，轴承座G（17）的U形挂头部分通过螺栓G（20）、螺母G和长孔（201）与摇杆（2）固定连接。

2.根据权利要求1所述的输电线路风力振动模拟试验装置，其特征是：所述X轴直线导向机构包括X轴导轨（15）和X轴滑块（14），X轴导轨（15）与X轴滑块（14）相互匹配，X轴导轨（15）与所述摇杆（2）固定连接，X轴滑块（14）与所述连接块（7）固定连接。

3.根据权利要求1所述的输电线路风力振动模拟试验装置，其特征是：所述Y轴直线导向机构包括Y轴导轨（12）和Y轴滑块（5），Y轴导轨（12）和Y轴滑块（5）相互匹配，Y轴导轨（12）与所述拉杆（4）固定连接，Y轴滑块（5）与所述第二立柱（6）固定连接。

4.根据权利要求1所述的输电线路风力振动模拟试验装置，其特征是：所述偏心轮机构包括偏心轮（26），偏心轮（26）与所述减速电机的输出轴固定连接，偏心轮（26）上固定设有轴承座H（25），轴H（24）通过滚动轴承与轴承座H（25）转动连接，轴H（24）与所述钢丝绳（19）的第二端固定连接。

5.根据权利要求1所述的输电线路风力振动模拟试验装置，其特征是：所述电线夹头（3）上夹头的个数N为2或3或4或6或8。

说明书

输电线路风力振动模拟试验装置

技术领域

[0001] 本发明属于输电线路振动模拟试验技术领域，具体涉及一种输电线路风力振动模拟试验装置。

背景技术

[0002] 在输电线路中，微风振动是导致线路损伤的主要原因之一，微风振动是由于风的激励而引起的导线振动，发生振动现象的风速一般范围为0.5～10m/s，当微风以稳定风速吹向输电导线时，在输电导线的背风侧产生上下交替的卡门漩涡，引起上下交变力作用于输电导线上，使导线产生垂直振动。

[0003] 但近年来发现，当地形平坦及外界干扰很少的情况下，风速达到10m/s及以上时，也观察到强烈振动。

[0004] 现有技术中，针对微风振动现场模拟试验所采用的试验装置一般不能进行振幅调整，仅能对一种振幅进行模拟试验，存在一定的局限性。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是弥补现有技术的不足，提供一种振幅可调的输电线路风力振动模拟试验装置。

[0006] 要解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

[0007] 一种输电线路风力振动模拟试验装置，包括第一立柱，第一立柱的底部与地基固定连接，第一立柱的顶部与摇杆的第一端铰接，摇杆的第二端通过X轴直线导向机构与连接块构成一对沿X轴的直线移动副，连接块与拉杆的底端铰接，拉杆的顶端与电线夹头固定连接，电线夹头用于与电线固定连接；拉杆通过Y轴直线导向机构与第二立柱构成一对沿Y轴的直线移动副，第二立柱与地基固定连接；摇杆的第二端设有自动回位机构，且自动回位机构与地基固定连接，当自动回位机构呈自然状态时，摇杆呈水平状态；钢丝绳的第一端通过位置调整机构与摇杆相连，钢丝绳的第二端通过偏心轮机构与减速电机的输出轴相连，减速电机固定于升降器的升降部分，升降器的固定部分与支撑平台固定连接，支撑平台与地基固定连接；定滑轮用于为钢丝绳提供导向，定滑轮设置于支撑平台上。

[0008] 进一步地，所述自动回位机构包括压缩弹簧，压缩弹簧的顶端与所述摇杆固定连接，压缩弹簧的底端与支架固定连接，支架与所述第二立柱固定连接。

[0009] 进一步地，所述X轴直线导向机构包括X轴导轨和X轴滑块，X轴导轨与X轴滑块相互匹配，X轴导轨与所述摇杆固定连接，X轴滑块与所述连接块固定连接。

[0010] 进一步地，所述Y轴直线导向机构包括Y轴导轨和Y轴滑块，Y轴导轨和Y轴滑块相互匹配，Y轴导轨与所述拉杆固定连接，Y轴滑块与所述第二立柱固定连接。

[0011] 进一步地，所述位置调整机构包括轴承座G，轴承座G包括轴承座本体部分和U形挂头部分，轴G通过滚动轴承与轴承座G的轴承座本体部分转动连接，轴G与所述钢丝绳的第一端固定连接；所述摇杆上设有长孔，长孔的长度方向与摇杆的长度方向一致，轴承座G的U形挂头部分通过螺栓G、螺母G和长孔与摇杆固定连接。

[0012] 进一步地，所述偏心轮机构包括偏心轮，偏心轮与所述减速电机的输出轴固定连接，偏心轮上固定设有轴承座H，轴H通过滚动轴承与轴承座H转动连接，轴H与所述钢丝绳的第二端固定连接。

[0013] 进一步地，所述电线夹头的具体结构为：包括一体连接的框架和连接杆，框架的外缘圆周均布设有N个夹头，夹头包括固定夹头和活动夹头，活动夹头与固定夹头通过螺钉D连接。

[0014] 进一步地，所述电线夹头上夹头的个数N为2或3或4或6或8。

[0015] 本发明可以达到的有益效果为：

[0016] （1）采用本技术方案既可以调整振动频率也可以调整振幅：需要调整振动频率时，通过控制器调整减速电机的输出转速即可；需要调整振动幅度时，通过位置调整机构调整钢丝绳的第一端与摇杆的相对位置，通过调整升降器调整减速电机的高度使钢丝绳得以绷紧，从而改变摇杆第二端的振动幅度，改变对电线的振动幅度。

[0017] （2）结构简单，在一定范围内，可是实现振幅的连续调节，且调整方式简单。

[0018] （3）结构开放性好，维修、维护均较方便。

[0019] （4）“连接块与拉杆的底端铰接，拉杆通过Y轴直线导向机构与第二立柱构成一对沿Y轴的直线移动副”，有效保证了电线的垂直振动。

附图说明

[0020] 图1是本发明实施例的应用示意图；

[0021] 图2是本发明实施例的立体图Ⅰ；

[0022] 图3是本发明实施例的立体图Ⅱ；

[0023] 图4是本发明实施例的主视图；

[0024] 图5是本发明实施例的俯视图；

[0025] 图6是本发明实施例的侧视图；

[0026] 图7是图2中Ⅰ部分的局部放大视图；

[0027] 图8是图2中Ⅱ部分的局部放大视图；

[0028] 图9是图3中Ⅲ部分的局部放大视图；

[0029] 图10是图3中Ⅳ部分的局部放大视图；

[0030] 图11是图3中Ⅴ部分的局部放大视图；

[0031] 图12是图4的A‑A剖视图；

[0032] 图13是本发明实施例的状态示意图；

[0033] 图14是本发明实施例的振幅调整原理图；

[0034] 图中：1‑第一立柱，2‑摇杆，201‑长孔，3‑电线夹头，301‑框架，302‑活动夹头，303‑螺钉D，304‑固定夹头，305‑连接杆；4‑拉杆，5‑Y轴滑块，6‑第二立柱，7‑连接块，8‑压缩弹簧，9‑支架，10‑置物箱，11‑支撑平台，12‑Y轴导轨，13‑铰接轴A，14‑X轴滑块，15‑X轴导轨，16‑轴承座J，17‑轴承座G，18‑轴G，19‑钢丝绳，20‑螺栓G，21‑滑轮轴承座，22‑定滑轮，23‑升降器，24‑轴H，25‑轴承座H，26‑偏心轮，27‑减速器，28‑电机；91‑第一承力墙，92‑第一电线锚固件，93‑间隔棒，94‑电线，95‑第二电线锚固件，96‑第二承力墙。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0036] 在做输电线路风力振动模拟试验之前，一般会将电线94的两端通过锚固件固定在承力强上，如图1所示，电线94的第一端通过第一电线锚固件92与第一承力墙91相连，电线94的第二端通过第二电线锚固件95与第二承力墙96相连，相邻平行设置的电线94之间通过间隔棒93间隔，此为本领域技术人员的常规设置，故此处不再赘述。

[0037] 如图2‑图12所示，一种输电线路风力振动模拟试验装置，包括第一立柱1，第一立柱1的底部通过膨胀螺钉与地基固定连接，第一立柱1的顶部固定设有一对轴承座J16，轴J通过滚动轴承与轴承座J16转动连接，轴J与摇杆2的第一端固定连接；摇杆2的第二端通过X轴直线导向机构与连接块7构成一对沿X轴的直线移动副，X轴为水平轴，X轴直线导向机构包括X轴导轨15和X轴滑块14，X轴导轨15与X轴滑块14相互匹配，X轴导轨15与摇杆2固定连接，X轴滑块14与连接块7固定连接；连接块7与拉杆4的底端通过铰接孔A和铰接轴A13铰接，铰接孔A的内表面嵌有铜套；拉杆4的顶端与电线夹头3固定连接，电线夹头3用于与电线94固定连接；拉杆4通过Y轴直线导向机构与第二立柱6构成一对沿Y轴的直线移动副，Y轴为竖直轴，第二立柱6与地基固定连接，Y轴直线导向机构包括Y轴导轨12和Y轴滑块5，Y轴导轨12和Y轴滑块5相互匹配，Y轴导轨12与拉杆4固定连接，Y轴滑块5与第二立柱6固定连接；摇杆2的第二端设有自动回位机构，自动回位机构包括压缩弹簧8，压缩弹簧8的顶端与摇杆2固定连接，压缩弹簧8的底端与支架9固定连接，支架9与第二立柱6固定连接；当自动回位机构呈自然状态时，摇杆2呈水平状态；钢丝绳19的第一端通过位置调整机构与摇杆2相连，钢丝绳19的第二端通过偏心轮机构与减速电机的输出轴相连，减速电机包括电机28和减速器27，减速电机与控制器相连，减速电机固定于升降器23的升降部分，升降器23的固定部分与支撑平台11固定连接，支撑平台11与地基固定连接；升降器23为常见的剪式升降器，常见的剪式升降器包括手动的和电动的，由于升降器是现有技术，故关于升降器的结构在此不再赘述；定滑轮22用于为钢丝绳19提供导向，定滑轮22通过滚动轴承与轴D转动连接，轴D与滑轮轴承座21一体式固定连接，滑轮轴承座21与支撑平台11固定连接；支撑平台11上还固定设有置物箱10，置物箱10用于放置扳手、钳子等常用工具。

[0038] 位置调整机构包括轴承座G17，轴承座G17包括轴承座本体部分和U形挂头部分，轴G18通过滚动轴承与轴承座G17的轴承座本体部分转动连接，轴G18与钢丝绳19的第一端固定连接；摇杆2上设有长孔201，长孔201的长度方向与摇杆2的长度方向一致，轴承座G17的U形挂头部分通过螺栓G20、螺母G和长孔201与摇杆2固定连接。

[0039] 偏心轮机构包括偏心轮26，偏心轮26与减速电机的输出轴固定连接，偏心轮26上固定设有轴承座H25，轴H24通过滚动轴承与轴承座H25转动连接，轴H24与钢丝绳19的第二端固定连接。

[0040] 为保证向每根电线94的施力大小相同，电线夹头3的具体结构设置为：包括一体连接的框架301和连接杆305，框架301的外缘圆周均布设有N个夹头，夹头包括固定夹头304和活动夹头302，活动夹头302与固定夹头304通过螺钉D303连接；根据我国架空线路常用的二三四六八分裂结构形式，电线夹头3上夹头的个数N为2或3或4或6或8。

[0041] 本实施例中关于调整振幅的工作原理：

[0042] （1）摇杆2为杠杆，对于摇杆2来说：

[0043] 撬动支点为第一立柱1顶部的轴承座J16；

[0044] 动力施加点为轴承座G17，轴承座G17在钢丝绳19的拉动下向摇杆2施加斜向下的拉力；

[0045] 阻力施加点为压缩弹簧8的顶端。

[0046] （2）当钢丝绳19提供斜向下的拉力时，摇杆2克服压缩弹簧8的阻力，向下摇动，带动连接块7向下摇动，连接块7带动拉杆4下落，由于连接块7与拉杆4铰接，且有Y轴导轨12和Y轴滑块5约束拉杆4的直线动作轨迹，故拉杆4是直线下落的；在拉杆4的带动下，电线夹头3拉动电线94向下动作。

[0047] 当钢丝绳19上的拉力消失时，压缩弹簧8在自身弹力的作用下逐渐恢复至初始位置，推动摇杆2向上摇动至水平位置，带动连接块7向上摇动恢复至初始位置，连接块7推动拉杆4向上抬升，进而推动电线94向上抬升，有效保证了电线94的垂直振动。

[0048] （3）减速电机通过偏心轮26向钢丝绳19提供定周期拉力，拉力方向的改变是通过定滑轮22来实现的；偏心轮26的转动中心与轴承座H25之间的距离为定值，也即钢丝绳19的第二端与偏心轮26的转动中心之间的距离为定值，一旦轴承座G17与摇杆2的相对位置固定之后，摇杆2的摇动幅度即是确定的，也就是说拉动电线94的振幅是确定的。

[0049] （4）当需要调整振幅时，根据实际需要，拧松螺栓G20，将轴承座G17的位置沿摇杆2的长度方向挪动至合适的位置处，再拧紧螺栓G20使轴承座G17与摇杆2固定连接；调整升降器23的升降，使钢丝绳19呈绷紧状态，如此则使摇杆2的摇动幅度发生了改变，也即拉动电线94的振幅发生了改变。

[0050] 参考图4和图14（图14中，L表示偏心轮机构对钢丝绳的拉动幅度，H1和H2为振动幅度），所需振动幅度越小时，位置调整机构的位置越靠左，减速电机的位置越高；所需振动幅度越大时，位置调整机构的位置越靠右，减速电机的位置越低。

[0051] 本实施例的使用：

[0052] （1）但需要对振动频率进行调整时，通过控制器调整减速电机的输出转速即可，振动频率的调整属于现有技术。

[0053] （2）当需要对振动幅度进行调整时，拧松螺栓G20，将位置调整机构的位置沿摇杆2的长度方向挪动至合适的位置处，再拧紧螺栓G20使位置调整机构与摇杆2固定连接；调整升降器23的升降，使钢丝绳19呈绷紧状态。

[0054] 在本发明的描述中，“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位或位置关系的词语，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0055] 以上所述仅是本发明的其中一种实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思路的前提下所做出的若干改进和润饰均为本发明的保护范围。