【摘 要】
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气流经过输电线两侧时,产生非对称排列且方向相反的旋涡,并交替地作用在输电线的上表面与下表面,造成输电线沿竖向方向上下振动,产生微风振动现象。防振锤作为一种质量调谐阻尼器,能很好的控制输电线上的微风振动。碰撞式质量调谐阻尼器(PTMD)相较于传统非碰撞式质量调谐阻尼器(TMD)会增加额外的冲击耗能,有更加优异的减振性能。基于此理论,本文将PTMD运用于输电线微风振动控制中,设计一种新型防振锤——PT
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气流经过输电线两侧时,产生非对称排列且方向相反的旋涡,并交替地作用在输电线的上表面与下表面,造成输电线沿竖向方向上下振动,产生微风振动现象。防振锤作为一种质量调谐阻尼器,能很好的控制输电线上的微风振动。碰撞式质量调谐阻尼器(PTMD)相较于传统非碰撞式质量调谐阻尼器(TMD)会增加额外的冲击耗能,有更加优异的减振性能。基于此理论,本文将PTMD运用于输电线微风振动控制中,设计一种新型防振锤——PTMD防振锤,并通过力学模型的建立、输电线—PTMD防振锤体系振动试验及数值计算初步探讨PTMD防振锤对输电线微风振动控制性能。本文研究的主要工作内容及结论如下:(1)分析国内外学者研究得出的碰撞力学模型,选择适合防振锤特性的碰撞模型,将PTMD防振锤力学模型建立为碰撞-弹簧-阻尼-锤头体系。推断出PTMD防振锤与输电线之间的相互作用力,给出具体表达式,得出输电线与PTMD防振锤的作用力输电线上碰撞位置处的位移和速度相关。最后,运用动力学方法建立输电线运动方程,对输电线振动响应进行振型叠加分析,得出输电线振动响应时间参数方程,得知能将输电线与防振锤之间的碰撞力转化为输电线的阻尼,通过增加输电线阻尼的方式达到减振的效果。(2)通过输电线-PTMD防振锤体系激振试验对PTMD防振锤减振性能进行研究。得出以下结论:(1)设计试验导线悬挂固定装置及导线加载装置,并得出导线固定弹簧-导线体系固有频率随着导线两端固定弹簧刚度的增加而增加;(2)对PTMD防振锤碰撞特性进行分析,得知试验中输电线与防振锤之间的碰撞频率基本上的与激励频率相等;(3)新型PTMD防振锤比同锤头质量TMD式防振锤有更好的减振效果;(4)分析PTMD防振锤锤头的质量与钢芯铝绞线的长度对减振率的影响,得知减振率随着锤头质量的增加而呈现出增大的趋势,以及钢芯铝绞线长度为150mm时PTMD防振锤对输电线的减振效果最好。(3)使用四阶龙格库塔法在Mathematic数值计算软件中对输电线振动方程进行求解,并将计算结果与输电线-PTMD防振锤激振试验对比,得知两者之间的结果高度相似。后续,研究PTMD防振锤在输电线上不同的安装位置及安装数目对输电线微风振动控制能力的影响,得知:PTMD防振锤的最佳安装位置位于离输电线悬挂位置1/3 Ls~1/2 Ls区域内;在最佳安装区域内安装不同数目的PTMD防振锤对输电线的振动控制能力影响不大,安装一个就能起到很好的减振效果。
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