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CN102108743B - 一种限位型输电杆塔减振阻尼器 - Google Patents

一种限位型输电杆塔减振阻尼器 Download PDF

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CN102108743B CN201110043484.4A CN201110043484A CN102108743B CN 102108743 B CN102108743 B CN 102108743B CN 201110043484 A CN201110043484 A CN 201110043484A CN 102108743 B CN102108743 B CN 102108743B
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程永峰
王景朝
朱宽军
杨靖波
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
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Abstract

本发明涉及一种限位型输电杆塔减振阻尼器，包括缸筒(3)、活塞杆(2)和活塞(5)；其特征在于所述缸筒(3)内设有节流通道(1)，个数至少为2个的活塞(5)位于节流通道(1)中，轴向永磁活塞芯(6)和活塞阻磁体(8)位于活塞(5)之间；所述缸筒(3)的内侧壁上设有辐向永磁缸筒套(7)、缸筒阻磁体(9)和缸筒导磁体(10)；所述活塞杆(2)穿过缸筒(3)与活塞(5)连接；所述缸筒(3)内充满磁流变液(12)；所述缸筒(3)的外侧设有磁屏蔽套(14)；该阻尼器可以根据外界振动能量大小，自动切换相应减振形态，有很好的限位自适应作用。

Description

一种限位型输电杆塔减振阻尼器
技术领域
本发明涉及工程减振技术，具体地讲，涉及阻尼器。
背景技术
近年来，输电工程结构频繁受到雪灾、地震等的侵袭，各种动力破坏作用给电网工程结构造成的损失日益加剧，输电杆塔减振控制和阻尼技术的发展正逐渐推广应用。
目前流体阻尼技术是一种性能优良的减振控制方法，它基于孔隙流动的原理，通过调节变截面孔隙的大小，从而调节阻尼系数的取值范围，具有很好的减振耗能效果，近年来以磁流变液为代表的智能材料的出现为阻尼技术的发展注入了新的生机，它将屈服流体阻尼技术与主动控制的策略相结合，已经逐渐在各种减振领域发挥了很大的应用价值。但是目前市场上的磁流变阻尼器件绝大多数都需要电源控制，而且往往需要稳定的低压直流电源，这在灾害性破坏作用下往往是难以保证的。另一方面，由于地震、飓风等灾难性破坏作用往往事先难以预估，阻尼器性能的有效发挥又很大程度依赖于外界控制系统的决策和驱动，因此对控制律和传感系统都有较高的要求，由于控制律的选择不当以及传感系统的误差都会给阻尼器的性能品质带来较大的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种限位型输电杆塔减振阻尼器，在工作状态时，该阻尼器可以根据外界振动能量大小，自动切换相应减振形态，有很好的限位自适应作用；在振动能量较小时，阻尼器振动辐值亦较小，此时阻尼器主要表现为耗能状态；在振动能量较大时，阻尼器振动辐值亦较大，此时阻尼器主要表现为限位状态，该阻尼器是一种性能良好的耗能减振装置，适用于输电线路杆塔结构减振控制。
本发明提供的一种限位型输电杆塔减振阻尼器，包括缸筒、活塞杆和活塞；其改进之处在于所述缸筒内设有节流通道，个数至少为2个的活塞位于节流通道中，轴向永磁活塞芯和活塞阻磁体位于活塞之间；所述缸筒的内侧壁上设有辐向永磁缸筒套、缸筒阻磁体和缸筒导磁体；所述活塞杆穿过缸筒与活塞连接；所述缸筒内充满磁流变液；所述缸筒的外侧设有磁屏蔽套。
本发明提供的第一优选的限位型输电杆塔减振阻尼器，所述活塞阻磁体位于轴向永磁活塞芯的两侧；所述缸筒导磁体位于缸筒的内侧壁上，永磁缸筒套和缸筒阻磁体并排位于缸筒导磁体上。
本发明提供的第二优选的限位型输电杆塔减振阻尼器，所述活塞杆一端位于缸筒内与活塞连接，另一端位于缸筒外，且活塞杆位于缸筒外的端部设有球头或耳环。
本发明提供的第三优选的限位型输电杆塔减振阻尼器，所述活塞杆与缸筒相接的位置设有动力密封圈。
本发明提供的一种限位型输电杆塔减振阻尼器工作原理：
1、在承受较小冲击荷载时，此时阻尼器活塞及活塞杆的振动能量较小，阻尼器应主要表现为耗能作用，阻尼器内屈服流体无需达到屈服状态，粘滞力起主要作用，使用时，阻尼器两端的往复外力推动活塞杆2相对于缸筒3在中心平衡点周围作小幅往复运动，此时阻尼器的阻尼力以粘滞力为主，位移较小，但速度较大；
2、在承受较大冲击荷载时，此时阻尼器活塞及活塞杆的振动能量也较大，阻尼器应主要表现为限位和锁定作用，此状态下阻尼器内屈服流体应以流体屈服力为主，故需较大的电流控制。使用时，阻尼器两端的往复外力推动活塞杆2相对于缸筒3做较大振幅的往复振动，当振幅偏离平衡中心到一定程度后，阻尼器平衡态切换，由耗能状态变换为限位状态，此时由于活塞体内轴向永磁活塞芯磁场方向与缸筒内的辐向永磁缸筒套的磁场方向构成闭合回路，节流通道中磁流变液发生流变效应，此时阻尼器以屈服力为主，阻尼器对外锁定。
与现有技术相比，本发明提供的一种限位型输电杆塔减振阻尼器具有如下优点：
1、阻尼器内设永磁体，在外界振动过程中无须任何外界能源，更无稳定的电源要求，节能、环保、控制稳定性好；
2、阻尼器内通过永磁活塞芯和永磁缸筒套的巧妙设置，分别针对不同的振动形态，自动切换相应阻尼器功能形式，自适应性能和鲁棒性均较好；
3、通过不同强力永磁体以及活塞间距的设置，可有效调节阻尼的限位功能；
4、结构设计简单、加工、拆卸方便、可重复使用，具有良好的可靠性和应用价值。
5、具有环境自适应和振动限位的特点，同时不需要外界能量和传感系统，具有随环境激励自动改变阻尼特性的特点，同时具有良好的稳定性和鲁棒性能；
6、无需外界控制中心的指令，同时也不需要准确的传感系统，甚至也不需要电源及其他能量输入，而且振动过程中通过不同能量平衡点地切换稳定而可靠。
附图说明
图1是：本发明提供的一种限位型输电杆塔减振阻尼器-带有两个活塞片的结构图；
图2是：本发明提供的一种限位型输电杆塔减振阻尼器-带有三个活塞片的结构图；
图3是：本发明提供的一种限位型输电杆塔减振阻尼器-带有四个活塞片的结构图；
图中：1、节流通道；2、活塞杆；3、缸筒；4、端盖；5、活塞；6、轴向永磁活塞芯；7、辐向永磁缸筒套；8、活塞阻磁体；9、缸筒阻磁体；10、缸筒导磁体；11、球头；12、磁流变液；13、动力密封圈；14、磁屏蔽体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供一种限位型输电杆塔减振阻尼器作以详细描述。
实施例1
本实施例的限位型输电杆塔减振阻尼器，如图1所示，包括缸筒3、活塞杆2和活塞5；其中缸筒3内设有节流通道1，活塞5位于节流通道1中，活塞5为2个，轴向永磁活塞芯6为1个，活塞阻磁体8的个数为2个；轴向永磁活塞芯6与活塞阻磁体8均位于两个活塞5之间；两块活塞阻磁体8位于轴向永磁活塞芯6的两侧，缸筒3的内侧壁上设有辐向永磁缸筒套7、缸筒阻磁体9和缸筒导磁体10，其中永磁缸筒套7和缸筒阻磁体9并排位于缸筒导磁体10上；
活塞杆2穿过缸筒3与活塞5连接，即活塞杆2一端位于缸筒3内与活塞5连接，另一端位于缸筒3外，且活塞杆2位于缸筒3外的端部设有球头11；缸筒3内充满磁流变液12；缸筒3的外侧设有磁屏蔽套14；另外，活塞杆2与缸筒3相接的位置设有动力密封圈13。
在承受较小冲击荷载时，阻尼器活塞5及活塞杆2的振动能量较小，阻尼器主要表现为耗能作用，阻尼器内屈服流体无需达到屈服状态，粘滞力起主要作用，使用时，阻尼器两端的往复外力推动活塞杆2相对于缸筒3在中心平衡点周围作小幅往复运动，此时阻尼器的阻尼力以粘滞力为主，位移较小，但速度较大；
在承受较大冲击荷载时，阻尼器活塞5及活塞杆2的振动能量也较大，阻尼器主要表现为限位和锁定作用，此状态下阻尼器内屈服流体应以流体屈服力为主，故需较大的电流控制。使用时，阻尼器两端的往复外力推动活塞杆2相对于缸筒3做较大振幅的往复振动，当振幅偏离平衡中心到一定程度后，阻尼器平衡态切换，由耗能状态变换为限位状态，此时由于活塞体内轴向永磁活塞芯6磁场方向与缸筒内的辐向永磁缸筒套7的磁场方向构成闭合回路，节流通道1中磁流变液发生流变效应，此时阻尼器以屈服力为主，阻尼器对外锁定。
实施例2
本实施例的限位型输电杆塔减振阻尼器，如图2所示，包括缸筒3、活塞杆2和活塞5；其中缸筒3内设有节流通道1，活塞5位于节流通道1中，活塞5的个数为3个；轴向永磁活塞芯6为2个，活塞阻磁体8的个数为4个；轴向永磁活塞芯6与活塞阻磁体8均位于3个活塞5的两两之间；每个轴向永磁活塞芯6的两侧均设有2块活塞阻磁体8；缸筒3的内侧壁上设有辐向永磁缸筒套7、缸筒阻磁体9和缸筒导磁体10，其中永磁缸筒套7和缸筒阻磁体9并排位于缸筒导磁体10上；
活塞杆2穿过缸筒3与活塞5连接，即活塞杆2一端位于缸筒3内与活塞5连接，另一端位于缸筒3外，且活塞杆2位于缸筒3外的端部设有球头11；缸筒3内充满磁流变液12；缸筒3的外侧设有磁屏蔽套14；另外，活塞杆2与缸筒3相接的位置设有动力密封圈13。
在承受较小冲击荷载时，阻尼器活塞5及活塞杆2的振动能量较小，阻尼器主要表现为耗能作用，阻尼器内屈服流体无需达到屈服状态，粘滞力起主要作用，使用时，阻尼器两端的往复外力推动活塞杆2相对于缸筒3在中心平衡点周围作小幅往复运动，此时阻尼器的阻尼力以粘滞力为主，位移较小，但速度较大；
在承受较大冲击荷载时，阻尼器活塞5及活塞杆2的振动能量也较大，阻尼器主要表现为限位和锁定作用，此状态下阻尼器内屈服流体应以流体屈服力为主，故需较大的电流控制。使用时，阻尼器两端的往复外力推动活塞杆2相对于缸筒3做较大振幅的往复振动，当振幅偏离平衡中心到一定程度后，阻尼器平衡态切换，由耗能状态变换为限位状态，此时由于活塞体内轴向永磁活塞芯6磁场方向与缸筒内的辐向永磁缸筒套7的磁场方向构成闭合回路，节流通道1中磁流变液发生流变效应，此时阻尼器以屈服力为主，阻尼器对外锁定。
实施例3
本实施例的限位型输电杆塔减振阻尼器，如图3所示，包括缸筒3、活塞杆2和活塞5；其中缸筒3内设有节流通道1，活塞5位于节流通道1中，活塞5的个数为5个；为了便于连接紧固稳定，其中一块活塞5位于中间，其两侧分别设有两块活塞5；轴向永磁活塞芯6为2个，活塞阻磁体8的个数为4个；轴向永磁活塞芯6与活塞阻磁体8均位于3个活塞5的两两之间；每个轴向永磁活塞芯6的两侧均设有2块活塞阻磁体8；缸筒3的内侧壁上设有辐向永磁缸筒套7、缸筒阻磁体9和缸筒导磁体10，其中永磁缸筒套7和缸筒阻磁体9并排位于缸筒导磁体10上；
活塞杆2穿过缸筒3与活塞5连接，即活塞杆2一端位于缸筒3内与活塞5连接，另一端位于缸筒3外，且活塞杆2位于缸筒3外的端部设有球头11；缸筒3内充满磁流变液12；缸筒3的外侧设有磁屏蔽套14；另外，活塞杆2与缸筒3相接的位置设有动力密封圈13。
在承受较小冲击荷载时，阻尼器活塞5及活塞杆2的振动能量较小，阻尼器主要表现为耗能作用，阻尼器内屈服流体无需达到屈服状态，粘滞力起主要作用，使用时，阻尼器两端的往复外力推动活塞杆2相对于缸筒3在中心平衡点周围作小幅往复运动，此时阻尼器的阻尼力以粘滞力为主，位移较小，但速度较大；
在承受较大冲击荷载时，阻尼器活塞5及活塞杆2的振动能量也较大，阻尼器主要表现为限位和锁定作用，此状态下阻尼器内屈服流体应以流体屈服力为主，故需较大的电流控制。使用时，阻尼器两端的往复外力推动活塞杆2相对于缸筒3做较大振幅的往复振动，当振幅偏离平衡中心到一定程度后，阻尼器平衡态切换，由耗能状态变换为限位状态，此时由于活塞体内轴向永磁活塞芯6磁场方向与缸筒内的辐向永磁缸筒套7的磁场方向构成闭合回路，节流通道1中磁流变液发生流变效应，此时阻尼器以屈服力为主，阻尼器对外锁定。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种限位型输电杆塔减振阻尼器，包括缸筒（3）、活塞杆（2）和活塞（5）；其特征在于所述缸筒（3）内设有节流通道（1），个数至少为2个的活塞（5）位于节流通道（1）中，轴向永磁活塞芯（6）和活塞阻磁体（8）位于活塞（5）之间；所述缸筒（3）的内侧壁上设有辐向永磁缸筒套（7）、缸筒阻磁体（9）和缸筒导磁体（10）；所述活塞杆（2）穿过缸筒（3）与活塞（5）连接；所述缸筒（3）内充满磁流变液（12）；所述缸筒（3）的外侧设有磁屏蔽套（14）。
2.根据权利要求1所述的减振阻尼器，其特征在于所述活塞阻磁体（8）位于轴向永磁活塞芯（6）的两侧；所述缸筒导磁体（10）位于缸筒（3）的内侧壁上，辐向永磁缸筒套（7）和缸筒阻磁体（9）并排位于缸筒导磁体（10）上。
3. 根据权利要求1所述的减振阻尼器，其特征在于所述活塞杆（2）一端位于缸筒（3）内与活塞（5）连接，另一端位于缸筒（3）外，且活塞杆（2）位于缸筒（3）外的端部设有球头或耳环（11）。
4. 根据权利要求1所述的减振阻尼器，其特征在于所述活塞杆（2）与缸筒（3）相接的位置设有动力密封圈（13）。
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