ГАСИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ
VIBRATION DAMPER

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к гасителям вибрации, предназначенным для защиты неизолированных проводов и молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи, а также самонесущих волоконно-оптических кабелей связи, закрепляемых на опорах воздушных линий.
Известен унифицированный гаситель вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент, по крайней мере, два груза, закрепленных по концам упругого демпферного элемента посредством опрессования конической втулки в конусном отверстии груза и выполненных в виде тела вращения, состоящего из двух концевых частей в форме круговой бочки и шара, соответственно, соединенных звеном в виде однополостного гиперболоида, и зажим, предназначенный для подвески на проводе, закрепленный посередине упругого демпферного элемента и с помощью захвата и плашки на проводе линии, при этом массы грузов, расстояния их крепления на упругом демпферном элементе, вес и диаметр концевых частей грузов отличаются по величине друг от друга [1].
Данный гаситель вибрации характеризуется плохими амплитудно-частотными характеристиками, обусловленными низкой степенью энергопоглощения упругого демпферного элемента.
1
1
2
1
2
тр.1
тр.2
тр.1
тр.2
1
тр.1
2
тр.2
1
1
2
2
сум.
Известен также гаситель вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент с закрепленными по его концам, по меньшей мере, двумя грузами в форме тел вращения и зажим, предназначенный для подвески грузов на проводе или тросе линии; каждый груз состоит из шара диаметром D со срезанным сегментом, выполненным на расстоянии L от его центра, второго шара диаметром d<D, расположенного на расстоянии L=(1,45÷1,65)D от первого шара и соединяющего шары звена с продольной осью, проходящей через их центры, и углом наклона α относительно вертикальной оси большого шара груза, упругий демпферный элемент закреплен в отверстии каждого шара большого диаметра, расположенного параллельно его вертикальной оси, посредством имеющей конусную часть на конце цилиндрической втулки на длине 1, грузы выполнены с соотношением масс m=(1,01÷1,19)m, где m и m - массы первого и второго грузов соответственно, длина L упругого демпферного элемента от корпуса зажима до точки заделки его в первом грузе не равна длине L упругого демпферного элемента от корпуса зажима до точки заделки его во втором грузе, и указанные длины выбираются из следующего соотношения: L=(0,92÷0,99)L, причем груз с большей массой m закреплен на упругом демпферном элементе меньшей длины L, а груз с меньшей массой m закреплен на упругом демпферном элементе большей длины L соответственно, груз с большей массой m развернут на угол относительно вертикальной оси гасителя, проходящей через продольную ось упругого демпферного элемента, α=(50÷80°), а груз с меньшей массой m развернут на угол относительно вертикальной оси α гасителя, проходящей через продольную ось упругого демпферного элемента, α=(40÷70°) таким образом, чтобы грузы были развернуты относительно друг друга на суммарный угол α=(90÷150°) [2].
Недостатком этого гасителя вибрации также является невысокая способность к энергопоглощению упругого демпферного элемента, поскольку технологический процесс изготовления упругого демпферного элемента (стального каната) не обеспечивает его необходимую относительную изгибную жесткость и оптимальную степень диссипации, что, в конечном счете, приводит к существенному снижению амплитудно-частотных характеристик гасителя; кроме того, гаситель не отвечает требованиям обеспечения стандартных значений прочности заделки грузов на упругом демпферном элементе, что приводит к частым падениям грузов на землю во время эксплуатации воздушных линий электропередачи.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является гаситель вибрации для защиты проводов, молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи и самонесущих волоконно-оптических кабелей связи, содержащий металлический, или из пластического материала, или из композитного материала корпус округлой или иной геометрической формы, выполненный в виде полого тела, заполненный незамерзающей, обладающей способностью перетекать в пространстве средой и жестко или с ограниченной прочностью соединенный с зажимом для закрепления на проводе, молниезащитном тросе или кабеле связи, а также демпферный узел, выполненный в виде, по меньшей мере, одной мембраны, имеющей, по крайней мере, одно дросселирующее отверстие, с закрепленными на ней грузами и снабженной устройством, обеспечивающим нахождение мембраны в заданном исходном положении [3].
Это техническое решение конструктивно выполнено очень сложно из-за необходимости практически реализовать задачу подавления таким универсальным гасителем всех видов и форм колебаний (вибрация, пляска, колебания, вызванные аэродинамическим следом), что предопределяет существенные производственные затраты при его изготовлении.
Заявитель ставил перед собой конкретную задачу, а именно - разработать новую более простую конструкцию гасителя вибрации, отличающуюся высокими амплитудно-частотными характеристиками в условиях действия вибрационных колебаний в широком диапазоне частот (от 4-х до 100 Гц). Этот положительный технический результат был достигнут за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков заявленного гасителя вибрации, приведенной в нижеследующей формуле изобретения: «гаситель вибрации для защиты проводов, молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи и самонесущих волоконно-оптических кабелей связи, содержащий металлический, или из пластического материала, или из композитного материала корпус округлой или иной геометрической формы, выполненный в виде полого тела, заполненный незамерзающей, обладающей способностью перетекать в пространстве средой и жестко или с ограниченной прочностью соединенный с зажимом для закрепления на проводе, молниезащитном тросе или кабеле связи, а также демпферный узел, выполненный в виде, по меньшей мере, одной мембраны, имеющей, по крайней мере, одно дросселирующее отверстие, с закрепленными на ней грузами и снабженной устройством, обеспечивающим нахождение мембраны в заданном исходном положении; корпус выполнен герметичным или с выполненными на его поверхности отверстиями, а вышеупомянутыми мембранами, представляющими собой пластины, изготовленные из металлических сплавов, или из резины, или из силиконовой резины, или из композитного неармированного материала или из композитного материала, армированного металлическими или полимерными элементами, внутренний объем корпуса разделен, по меньшей мере, на две или более камеры одинакового или разного объема и формы, при этом масса, кг, закрепленных на мембранах грузов или массы, кг, самих мембран при отсутствии грузов выбирается равной из соотношения: (0,0001÷0,0025)f, где f, Гц - максимальная частота вибрации, свойственная проводам, молниезащитным тросам, кабелям связи, для которых предназначен гаситель, отношение диаметра мембраны к ее толщине составляет (3÷500), отношение диаметра отверстий в каждой мембране к диаметру каждой мембраны составляет (0,001÷0,1); устройство, обеспечивающее нахождение мембраны в заданном исходном положении, выполнено в виде металлической витой пружины; на наружную и внутреннюю поверхности корпуса нанесено защитное антикоррозионное металлическое или полимерное покрытие; на наружную и внутреннюю поверхности корпуса нанесено защитное антикоррозионное покрытие в виде кремнийорганической резины; внутренняя полость корпуса заполнена незамерзающей жидкостью или инертным газом».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - общий вид гасителя вибрации, выполненного согласно настоящему изобретению, вид сбоку, вдоль провода (молниезащитного троса, кабеля) линий.
Заявляемый гаситель вибрации, предназначенный для защиты неизолированных проводов (молниезащитных тросов) воздушных линий электропередачи, самонесущих волоконно-оптических кабелей связи, закрепляемых на опорах воздушных линий, выполнен в виде полого, изготовленного из металлического, пластического или композитного материала корпуса 1, представляющего собой тело любой геометрической формы, например округлой, внутренняя полость которого заполнена незамерзающей жидкостью или инертным газом. Корпус 1 может изготавливаться полностью герметичным или с выполненными на его поверхности отверстиями (не показаны), жестко или с ограниченной прочностью соединяется с зажимом 2, закрепляемым на проводе, молниезащитном тросе или кабеле связи (не показаны) и разделяется мембранами 3 на несколько камер 4, изолированных от внешней среды и друг от друга. Мембраны 3 представляют собой пластины, например круглые, изготовленные из различных материалов таких, как металлические сплавы, резина, силиконовая резина, композитный неармированный материал, композитный материал, армированный металлическими или полимерными элементами, в которых выполняются дросселирующие отверстия 5. На мембранах 3 могут крепиться грузы 6, при этом фиксация мембран 3 в заданном положении обеспечивается металлической витой пружиной 7. Вся эта конструкция мембран 3 с грузами 6 и пружиной 7 образует так называемый демпферный узел, обеспечивающий работу гасителя по предотвращению вибрации на воздушных линиях.
Для обеспечения оптимальной работы гасителя по подавлению вибрации выбираются расчетным и экспериментальным путем масса (кг) закрепленных на мембранах 3 грузов 6 или массы самих мембран 3 при отсутствии грузов 6 равными из следующего соотношения: (0,0001÷0,0025)f, где f (Гц) - максимальная частота вибрации, свойственная проводам, молниезащитным тросам, кабелям связи, для которых предназначен гаситель, а также отношение диаметра мембраны к ее толщине, составляющее (3÷500), отношение диаметра отверстий в каждой мембране к диаметру каждой мембраны, составляющее (0,001÷0,1).
На наружную и внутреннюю поверхности корпуса 1 наносится защитное антикоррозионное металлическое или полимерное покрытие в виде, например, кремнийорганической резины.
Изобретение работает следующим образом.
Гаситель вибрации является основным средством гашения эоловой вибрации в воздушных линиях электропередачи и волоконно-оптических линиях связи. Гасители вибрации предложенного типа действуют по принципу рассеяния энергии провода, молниезащитного троса или волоконно-оптического кабеля связи в результате трения, возникающего в процессе перетекания инертного газа или незамерзающей жидкости из одной камеры 4 в другую камеру полого корпуса 1 гасителя через дросселирующие отверстия 5 при периодическом движении мембран 3, вызванном вибрацией провода, молниезащитного троса или волоконно-оптического кабеля связи, а также внутреннего трения в инертном газе или незамерзающей жидкости, возникающего за счет процессов сжатия и разряжения в камерах 4 полого корпуса 1 гасителя. При этом эффективность гасителя вибрации определяется его амплитудно-частотными характеристиками (АЧХ), которые снимаются и исследуются с целью изучения свойств гасителей на специальных автоматизированных испытательных комплексах (вибростендах), позволяющих снимать и исследовать динамические характеристики гасителей, а также измерять их жесткостные и диссипативные свойства. В предложенном гасителе удалось достичь более высоких демпфирующих характеристик при достаточной простоте его конструкции.
Источники информации
[1] Описание изобретения к патенту №2249284 «Унифицированный гаситель вибрации» Дубинин Л.А.. и др., H02G 7/14, заявлено: 18.03.2003 г., опубликовано: 27.03.2005 г. Бюллетень №9.
[2] Описание изобретения к патенту №2394325 «Гаситель вибрации» Ядгаров У.Э и др., H02G 7/14, заявлено: 25.05.2009 г., опубликовано: 10.07.2010.
[3] Описание изобретения к патенту №2412511 «Гаситель колебаний», H02G 7/14, заявлено: 26.03.2010 г., опубликовано: 20.02.2011 г.