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专利名称：一种摇臂式自适应防震锤

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202211268789.X

专利申请（专利权）人：国网河北省电力有限公司电力科学研究院,国网河北能源技术服务有限公司,国家电网有限公司
权利人地址：河北省石家庄市体育南大街238号

专利发明（设计）人：冯砚厅,李文彬,曾四鸣,强东盛,吕亚东,敬尚前,董国振,王勇,李国维,王庆,徐雪霞,李晓康

专利摘要：本发明公开了一种摇臂式自适应防震锤，包括旋转轴线偏置的扇形的紧力调节板，所述紧力调节板为中空结构，所述紧力调节板内侧在靠近外缘的部位固定设置有圆弧形的齿条，所述紧力调节板内设有与齿条啮合的紧线齿轮，所述紧线齿轮的轴线与紧力调节板旋转轴线平行，所述紧力调节板一侧设有与紧线齿轮转动连接的导线拉板，所述导线拉板一侧设有用于带动紧线齿轮转动的偏心的摇臂耳板。紧线齿轮到达紧力调节板下端时，紧线齿轮在导线的拉力作用下脱离齿条后复位，产生冲击的同时释放导线，使绝缘子串与电力铁塔之间的距离增加，导线释放后，固有频率发生变化，共振条件消失，导线舞动停止。

主权利要求：
1.一种摇臂式自适应防震锤，其特征在于，包括旋转轴线偏置的扇形的紧力调节板（1），所述紧力调节板（1）为中空结构，所述紧力调节板（1）内侧在靠近外缘的部位固定设置有圆弧形的齿条（10），所述齿条（10）所在圆弧的轴线与紧力调节板（1）的旋转轴线平行，所述齿条（10）一端与紧力调节板（1）旋转轴线之间的距离大于齿条（10）另一端与紧力调节板（1）旋转轴线之间的距离，所述紧力调节板（1）内设有与齿条（10）啮合的紧线齿轮（2），所述紧线齿轮（2）的轴线与紧力调节板（1）旋转轴线平行，所述紧力调节板（1）一侧设有与紧线齿轮（2）转动连接的导线拉板（3），所述导线拉板（3）一侧设有用于带动紧线齿轮（2）转动的偏心的摇臂耳板（4）；
所述摇臂耳板（4）和紧线齿轮（2）之间设有棘轮机构（11），所述棘轮机构（11）的外圈（6）与摇臂耳板（4）固定连接，所述棘轮机构（11）的内圈（7）与紧线齿轮（2）固定连接，所述摇臂耳板（4）摆动时，在棘轮机构（11）的作用下，紧线齿轮（2）沿齿条（10）行走；
所述紧力调节板（1）在其旋转轴线所在位置设有第一挂孔（9），所述导线拉板（3）远离紧线齿轮（2）的一端设有第二挂孔（12）；
紧力调节板（1）上的第一挂孔（9）与电力铁塔连接，导线拉板（3）上的第二挂孔（12）与设置在导线上的绝缘子串连接。
2.根据权利要求1所述的一种摇臂式自适应防震锤，其特征在于，摇臂耳板（4）摆动时，紧线齿轮（2）由齿条（10）远离紧力调节板（1）旋转轴线的一端向齿条（10）靠近紧力调节板（1）旋转轴线的一端移动。
3.根据权利要求1所述的一种摇臂式自适应防震锤，其特征在于，所述紧力调节板（1）其中一端面为基准面，所述紧力调节板（1）旋转轴线与基准面交点为点D，所述齿条（10）所在圆弧中心线与基准面交点为点A；所述紧线齿轮（2）沿齿条（10）运动过程中，所述紧线齿轮（2）与紧力调节板（1）旋转轴线距离最近时，所述紧线齿轮（2）轴线与基准面交点为点C，所述紧线齿轮（2）与紧力调节板（1）旋转轴线距离最远时，所述紧线齿轮（2）轴线与基准面交点为点B，则满足∠ACD＞∠ABD。
4.根据权利要求3所述的一种摇臂式自适应防震锤，其特征在于，点B和点D之间的距离大于点C和点D之间的距离。
5.根据权利要求1所述的一种摇臂式自适应防震锤，其特征在于，所述导线拉板（3）为对称设置在紧力调节板（1）两侧的两个，两个导线拉板（3）分别与固定设置在齿轮中心的转轴转动连接。
6.根据权利要求1所述的一种摇臂式自适应防震锤，其特征在于，摇臂耳板（4）为对称设置在紧力调节板（1）外侧的两个，所述摇臂耳板（4）分别设置在对应的导线拉板（3）外侧，所述棘轮机构（11）为分别设置在两个摇臂耳板（4）与紧线齿轮（2）之间的两个。
7.根据权利要求1所述的一种摇臂式自适应防震锤，其特征在于，所述紧线齿轮（2）中部为沿圆周方向设置的环槽（15），所述环槽（15）的槽底为用于和齿条（10）啮合的齿，所述齿条（10）与紧线齿轮（2）啮合时，所述齿条（10）位于环槽（15）内。
8.根据权利要求1所述的一种摇臂式自适应防震锤，其特征在于，所述摇臂耳板（4）套在棘轮机构（11）的外圈（6）上，所述摇臂耳板（4）与外圈（6）的接缝处设有第二螺钉（5）；所述棘轮机构（11）的内圈（7）套在紧线齿轮（2）中心的转轴上，所述内圈（7）与转轴的接缝处设有第一螺钉（8）。 说明书 : 一种摇臂式自适应防震锤技术领域[0001] 本发明涉及导线防振装置技术领域，尤其涉及一种摇臂式自适应防震锤。背景技术[0002] 架空的输电导线舞动(振动)是普遍存在的一种自然现象，给输电线路安全运行带来极大的破坏，虽然当前有很多防舞措施，起到了一定的作用，但导线的舞动时有发生。[0003] 为减小导线的舞动，通常在采用加装防震锤的方式。防振锤通常是挂接在导线端部保护耐张线夹、悬垂线夹出口处，是预防导线微风振动的保护金具之一。经试验发现，防振锤无法满足低频振动(30Hz以下)的消振，当导线的固有振动频率与振动频率相近时，低频振动能量累积会形成大幅度的舞动，导致输电部件发生破坏。为了预防导线舞动，最有效的措施是加装相间间隔棒，加装相间间隔棒又会引起导线疲劳断股问题，预防和消除导线舞动还没有一种可靠的方法。[0004] 当前市场上防止导线振动及舞动的措施主要有加装防振锤、线间间隔棒、相间间隔棒，防振锤主要是利用锤头与挂接点间的钢绞丝股间摩擦吸收振动能量，干扰振动，但对于低频振动起不到作用。线间间隔棒是将较长多分裂导线中间通过线间间隔棒分成小档距，同时线间间隔棒有阻尼作用可以吸收振动能量，对高频振动有一定的作用，对舞动没有作用。相间间隔棒不等距加装在不同相线之间，虽可减少导线的舞动，但线夹出口经常发生疲劳破坏。[0005] 与本发明最接近的有专利1：一种防止导线舞动及其对铁塔产生破坏的装置，授权公告号CN101820151B，专利2：一种输电导线防舞动吸能装置，公开号CN201639246U。专利1、2均采用了磁性阻尼或弹簧阻尼原理，使导线舞动中的能量可以得到缓慢释放和消耗，减少了导线舞动幅度，但是无法解决导线的固有振动频率与导线舞动频率相近时产生的共振现象，另外永磁体价格昂贵，生产成本较高，而弹簧在长时间工作后效果会变差。发明内容[0006] 本发明所要解决的技术问题是当导线的固有振动频率与其实际振动频率相近时，低频振动能量累积会导致导线大幅度的舞动，导致输电部件发生破坏的问题。[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：[0008] 一种摇臂式自适应防震锤，包括旋转轴线偏置的扇形的紧力调节板，所述紧力调节板为中空结构，所述紧力调节板内侧在靠近外缘的部位固定设置有圆弧形的齿条，所述齿条所在圆弧的轴线与紧力调节板的旋转轴线平行，所述齿条一端与紧力调节板旋转轴线之间的距离大于齿条另一端与紧力调节板旋转轴线之间的距离，所述紧力调节板内设有与齿条啮合的紧线齿轮，所述紧线齿轮的轴线与紧力调节板旋转轴线平行，所述紧力调节板一侧设有与紧线齿轮转动连接的导线拉板，所述导线拉板一侧设有用于带动紧线齿轮转动的偏心的摇臂耳板。[0009] 进一步的，所述摇臂耳板和紧线齿轮之间设有棘轮机构，所述棘轮机构的外圈与摇臂耳板固定连接，所述棘轮机构的内圈与紧线齿轮固定连接，所述摇臂耳板摆动时，在棘轮机构的作用下，紧线齿轮沿齿条行走。[0010] 进一步的，摇臂耳板摆动时，紧线齿轮由齿条远离紧力调节板旋转轴线的一端向齿条靠近紧力调节板旋转轴线的一端移动。[0011] 进一步的，所述紧力调节板其中一端面为基准面，所述紧力调节板旋转轴线与基准面交点为点D，所述齿条所在圆弧中心线与基准面交点为点A；所述紧线齿轮沿齿条运动过程中，所述紧线齿轮与紧力调节板旋转轴线距离最近时，所述紧线齿轮轴线与基准面交点为点C，所述紧线齿轮与紧力调节板旋转轴线距离最远时，所述紧线齿轮轴线与基准面交点为点B，则满足∠ACD＞∠ABD。[0012] 进一步的，点B和点D之间的距离大于点C和点D之间的距离。[0013] 进一步的，所述紧力调节板在其旋转轴线所在位置设有第一挂孔，所述导线拉板远离紧线齿轮的一端设有第二挂孔。[0014] 进一步的，所述导线拉板为对称设置在紧力调节板两侧的两个，两个导线拉板分别与固定设置在齿轮中心的转轴转动连接。[0015] 进一步的，摇臂耳板为对称设置在紧力调节板外侧的两个，所述摇臂耳板分别设置在对应的导线拉板外侧，所述棘轮机构为分别设置在两个摇臂耳板与紧线齿轮之间的两个。[0016] 进一步的，所述紧线齿轮中部为沿圆周方向设置的环槽，所述环槽的槽底为用于和齿条啮合的齿，所述齿条与紧线齿轮啮合时，所述齿条位于环槽内。[0017] 进一步的，所述摇臂耳板套在棘轮机构的外圈上，所述摇臂耳板与外圈的接缝处设有第二螺钉；所述棘轮机构的内圈套在紧线齿轮中心的转轴上，所述内圈与转轴的接缝处设有第一螺钉。[0018] 本发明的积极效果为：[0019] 1、本发明设有偏心扇形的紧力调节板、紧线齿轮、摇臂耳板和导线拉板，摇臂耳板和紧线齿轮之间设有棘轮机构，通过紧力调节板上的第一挂孔和导线拉板上的第二挂孔将本发明挂接在导线的绝缘子串与电力铁塔之间，导线振动时，带动摇臂耳板摆动，通过棘轮机构带动紧线齿轮沿紧力调节板上的齿条移动，从而拉近绝缘子串和电力铁塔之间的距离，使导线的平均应力水平增加，导线的固有频率也在增加，从而破坏导线共振条件，起到消除振动的作用。紧线齿轮到达紧力调节板下端时，紧线齿轮在导线的拉力作用下脱离齿条后复位，产生冲击的同时释放导线，使绝缘子串与电力铁塔之间的距离增加，导线释放后，固有频率发生变化，共振条件消失，导线舞动停止。[0020] 2、只有当导线的振动力大于的启动值时，本发明才开始启动发挥作用，通过调整齿条上齿的坡度、高度、或者改变紧线齿轮上齿的形状尺寸以及摇臂耳板的重量，可以预置发生滑动的临界力值以及启动值，从而适应不同应力水平下的导线受力，不论是紧线过程还是导线释放过程均可以起到改变导线固有振动频率，消除导线共振条件，防止导线舞动。[0021] 3、本发明利用导线振动时的能量通过齿轮齿条结构实现导线紧线和释放，利用舞动产生的高交变应力启动本发明开始动作，通过紧线、释放、阻尼、干扰导线振动，可有效解决导线舞动难题。[0022] 4、本发明采用摇臂耳板和棘轮机构以及齿轮齿条传动结构，利用导线振动本身通过紧线、释放导线消除振动。全部为机械结构，且不采用弹簧畜能，成本较低，可靠性高。附图说明[0023] 图1是本发明的结构示意图；[0024] 图2是去除前侧的摇臂耳板和导线拉板后本发明的结构示意图；[0025] 图3是本发明的爆炸图；[0026] 图4是本紧线齿轮的外形示意图；[0027] 图5是紧线齿轮与第一挂孔距离最远时本发明的使用图；[0028] 图6是紧线齿轮与第一挂孔距离最近时本发明的使用图；[0029] 图7是紧线齿轮与紧力调节板相对运动时的示意图；[0030] 图中：[0031] 1、紧力调节板；2、紧线齿轮；3、导线拉板；4、摇臂耳板；5、第二螺钉；6、外圈；7、内圈；8、第一螺钉；9、第一挂孔；10、齿条；11、棘轮；12、第二挂孔；13、电力铁塔；14、绝缘子串；15、环槽。具体实施方式[0032] 下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对实施方式描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。[0033] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。[0034] 除非另外具体说明，否则在实施方式中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。[0035] 在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。[0036] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。[0037] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。[0038] 下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行进一步的解释和说明，需要注意的是以下实施例仅是较佳实施例，不是全部实施例，不应造成对本发明保护范围的限制。[0039] 实施例1[0040] 如图1至图3所示一种摇臂式自适应防震锤，包括旋转轴线偏置的扇形的紧力调节板1，所述紧力调节板1为中空的框架形结构。所述紧力调节板1右部为圆弧形，左端在旋转轴所在位置设有与该旋转轴同轴的第一挂孔9。所述紧力调节板1内侧在靠近其右部外缘的部位为圆弧形的齿条10，所述齿条10所在圆弧的轴线与第一挂孔9的轴线平行，所述齿条10上端与第一挂孔9的轴线之间的距离大于齿条10下端与第一挂孔9的轴线之间的距离。[0041] 所述紧力调节板1内设有与齿条10啮合的紧线齿轮2，所述紧线齿轮2的轴线与第一挂孔9的轴线平行。所述紧线齿轮2中心为分别向前和向后突出的转轴，所述紧力调节板1的前侧和后侧分别设有与该转轴转动连接的导线拉板3，两个紧力调节板1以紧力调节板1为中心对称设置。每个导线拉板3的外侧均设有用于带动紧线齿轮2转动的偏心的凸字形的摇臂耳板4，每个导线拉板3远离紧线齿轮2的一端设有第二挂孔12。[0042] 每个摇臂耳板4和紧线齿轮2的转轴相对应一端之间均设有环形的棘轮机构11。这种棘轮机构11包括可相对转动的内圈7和外圈6。外圈6往复转动时，带动内圈7单向转动。这种棘轮机构11常用于需要将往复转动转换为单向转动的工具(如棘轮扳手)上。两个摇臂耳板4分别套在对应的棘轮机构11的外圈6上，每个摇臂耳板4分别与对应的外圈6固定连接，使摇臂耳板4在摆动时可带动棘轮机构11的外圈6往复旋转。[0043] 两个棘轮机构11的内圈7分别套在紧线齿轮2中心的转轴的对应一端，两个内圈7分别与转轴固定连接，从而使棘轮机11的内圈7转动时带动转轴转动，进而使紧线齿轮2转动。摇臂耳板4摆动时，在棘轮机构11的作用下，紧线齿轮2单向转动，从而使紧线齿轮2沿齿条10行走。[0044] 结合图7所示，假设紧力调节板1的前面为基准面，所述第一挂孔9的轴线与基准面交点为点D，所述齿条10所在圆弧中心线与基准面交点为点A。所述紧线齿轮2沿齿条10运动过程中，所述紧线齿轮2与紧力调节板1旋转轴线距离最近时(即紧线齿轮2与紧力调节板1下部贴紧时，图7中紧线齿轮2虚线所示位置)，所述紧线齿轮2轴线与基准面交点为点C，所述紧线齿轮2与紧力调节板1旋转轴线距离最远时(即紧线齿轮2与紧力调节板1上部贴紧时，图7中紧线齿轮2实线所示位置)，所述紧线齿轮2轴线与基准面交点为点B，则满足∠ACD＞∠ABD，点B和点D之间的距离大于点C和点D之间的距离。[0045] 结合图5和图6所示，本发明的工作过程和工作原理为：[0046] 本发明在使用时，在第一挂孔9内安装挂件，将紧力调节框1与电力铁塔13连接，在第二挂孔12内安装挂件，将两个导线拉板3与导线上的绝缘子串14连接，从而将本发明安装在绝缘子串14和电力铁塔13之间。[0047] 如图5所示，初始时，即紧线齿轮2与紧力调节板1上部贴紧，即图7中紧线齿轮2实线所示位置，导线舞动时，带动绝缘子串14舞动，使两个摇臂耳板4往复摆动，带动棘轮机构11的外圈6往复转动，在外圈6往复转动时，带动内圈7沿顺时针方向单向转动，使紧线齿轮2沿齿条10移动到如图6所示的位置，紧线齿轮2靠近紧力调节板1下部。[0048] 此过程在图7中体现为：紧线齿轮2相对于紧力调节板1由点B至点C移动，从而将绝缘子串14和电力铁塔13之间的距离拉近，使导线的平均应力水平增加，导线的固有频率也在增加，从而破坏导线共振条件，起到消除振动的作用。[0049] 由于∠ACD＞∠ABD，当导线拉力增加到一定值时，紧线齿轮2相对于紧线调节板1移动到最下端时，当导线振动力达到滑动的临界力值时，紧线齿轮2从齿条10中脱出，即发生“滑牙”现象，紧线齿轮2相对紧线调节板1的快速滑动产生冲击。在重力和齿轮齿条滑脱力的作用下，紧线调节板1绕D点向下转动。由于BD长度大于CD长度，紧线齿轮2在导线的拉力作用下脱离齿条10后冲向B点，因此产生冲击的同时释放导线，使绝缘子串14与电力铁塔13之间的距离增加，导线释放后，固有频率发生变化，共振条件消失，导线舞动停止。[0050] 通过调整齿条10上齿的坡度、高度、或者改变紧线齿轮2上齿的形状尺寸以及摇臂耳板4的重量，可以预置发生滑动的临界力值，从而适应不同应力水平下的导线受力，这个临界值可以设定的导线正常拉力的2倍左右。这样不论是紧线过程还是导线释放过程均可以起到改变导线固有振动频率，消除导线共振条件，防止导线舞动。[0051] 改变点A和点D之间的相对位置，可以改变导线释放临界应力。改变CD和BD间的距离差可以改变导线的释放量，从而改变导线的冲击力大小和导线固有频率。[0052] 实施例2[0053] 结合图5所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：[0054] 所述紧线齿轮2中部为沿圆周方向设置的环槽15，所述环槽15的槽底为用于和齿条10啮合的齿，所述齿条10与紧线齿轮2啮合时，所述齿条10位于环槽15内。[0055] 紧线齿轮2沿齿条10运动时，可保证齿条10位于环槽15内，使齿与齿条的准确啮合，避免齿条10发生滑脱现象，保证本发明可正常工作。[0056] 实施例3[0057] 每个棘轮机构11的外圈6与对应的摇臂耳板4在相连的接缝处均设有骑缝螺纹孔(即摇臂耳板4和外圈6上各有一部分螺纹孔，组合后形成一个螺纹孔)，该骑缝螺纹孔上拧有第二螺钉5，每个棘轮机构11的内圈7与紧线齿轮2中心的转轴对应的一端相连的接缝处也设有骑缝螺纹孔，该骑缝螺纹孔上拧有第一螺钉5，[0058] 使用第一螺钉5和第二螺钉5可实现摇臂耳板4、棘轮机构11和紧线齿轮2之间的连接，实现棘轮机构11与紧线齿轮2之间以及棘轮机构11和摇臂耳板4之间的轴向定位以及扭矩的传递，结构简单，连接可靠，拆装迅速。[0059] 以上所述的实施例描述内容较为详细和具体，表达了本发明的优选实施例，仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，但并不仅仅局限于本发明，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所做的同等变化或修饰，对于本领域的研究人员或技术人员来讲，在不脱离本发明的结构之内，系统内部的局部改进和子系统之间的改动、变换等，仍是本发明的专利范围内。目前，本申请的技术方案已经进行了中试，即产品在大规模量产前的小规模实验；中试完成后，在小范围内开展了用户使用调研，调研结果表明用户满意度较高；现在已经着手准备产品正式投产进行产业化，包括知识产权风险预警调研。

专利地区：河北

专利申请日期：2022-10-17

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN115764766B