国网江西省电力有限公司上饶供电分公司梅震超获国家专利权
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龙图腾网获悉国网江西省电力有限公司上饶供电分公司申请的专利一种基于自主参激内共振原理的防震锤和避震方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119651464B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411804715.2,技术领域涉及:H02G7/14;该发明授权一种基于自主参激内共振原理的防震锤和避震方法是由梅震超;熊辉;刘波;王圣;蔡庆华;齐叶鹏;彭金刚;郑文娟;王辉设计研发完成,并于2024-12-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于自主参激内共振原理的防震锤和避震方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于自主参激内共振原理的防震锤及减震方法,所述防震锤包括:输电导线;若干个悬臂式避震锤,通过紧固螺钉和螺母固定在所述输电导线上;所述输电导线与悬臂式避震锤的空间位置正交,固有频率之比为预设定值;所述悬臂式避震锤与输电导线构成自主参激内共振系统,通过对所述自主参激内共振系统进行模拟获取输电导线与悬臂式避震锤在满足固有频率之比为预设定值情况下悬臂式避震锤避震效果最好的情况下,悬臂式避震锤的模态阻尼,从而对悬臂式避震锤的模态频率进行调整。本发明利用自主参激内共振原理,实现对输电线振动能量的大幅吸收以达到被动减震的目的。
本发明授权一种基于自主参激内共振原理的防震锤和避震方法在权利要求书中公布了:1.一种基于自主参激内共振原理的减震方法,采用的防震锤包括: 输电导线; 若干个悬臂式避震锤,通过紧固螺钉和螺母固定在所述输电导线上; 所述输电导线与悬臂式避震锤的空间位置正交,固有频率之比为预设定值; 所述悬臂式避震锤与输电导线构成自主参激内共振系统,系统结构的前两阶模态分别为悬臂式避震锤中竖直悬臂梁和输电导线的一阶弯曲模态,分别定义为直接激励模态和参数激励模态; 通过对所述自主参激内共振系统进行模拟获取输电导线与悬臂式避震锤在满足固有频率之比为预设定值情况下的悬臂式避震锤的最佳模态阻尼,从而对悬臂式避震锤的模态阻尼进行调整; 其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1:测量输电导线的模态频率; 步骤S2:选取特定尺寸的竖直悬臂梁和球形质量块,使悬臂式避震锤与输电导线的模态频率满足的关系,并基于此构建模型: 模型为自主参激内共振系统的集总参数模型,该模型由如下无量纲全局耦合运动方程描述,表示为: ; ; 其中,表示水平方向的位移,也即参数激励模态的位移,表示竖直方向的位移,也即直接激励模态的位移,表示水平方向的模态阻尼系数,表示竖直方向的模态阻尼系数,表示水平方向的模态频率,表示竖直方向的模态频率;表示水平方向的非线性耦合系数,表示竖直方向的非线性耦合系数;表示驱动幅值,表示驱动角频率,表示小扰动参数; 其中,式1和2为具有弱二次耦合项的二阶常微分方程,采用多尺度法对其进行推导,以量化研究系统的响应特性,获取式1和2的近似解,表达为快变量时间尺度和慢变量时间尺度的函数,具体为: ; ; 其中,表示竖直方向的近似解,表示水平方向的近似解,表示竖直方向的在未受小扰动参数影响时的主要解,表示水平方向的在未受小扰动参数影响时的主要解,表示竖直方向的由于小扰动参数引起的系统响应的第一次修正,表示水平方向的由于小扰动参数引起的系统响应的第一次修正,表示高阶小量; 采用链式规则并忽略二阶及以上的高阶项,对时间的一阶导数和二阶导数表达为: ; ; 其中,表示对时间t的一阶导数,表示对时间t的二阶导数,,表示快变量时间尺度的偏导数,,表示慢变量时间尺度的偏导数; 将式5和6带入式1和2并分离两阶成分和可得: 阶级: ; ; 其中,公式7表示竖直方向的0阶方程,公式8表示水平方向的0阶方程; 阶级: ; ; 其中,公式9表示竖直方向的一阶修正方程,公式10表示水平方向的一阶修正方程,表示水平方向的一阶修正解,竖直方向的一阶修正解; 式9和10的解析解进一步表达为: ; ; 其中,表示水平方向的待确定的一阶近似幅值项,表示竖直方向的待确定的一阶近似幅值项,为式中各项的共轭复数项; 导入第一频率失谐参数用于描述直接激励模态的模态频率与驱动频率之间的失谐水平,导入第二频率失谐参数直接激励模态与参数激励模态的模态频率和之间的失谐水平,表示为: ; ; 将式11-14带入式9和10得: ; ; 其中,表示竖直方向的一阶修正项的动力学方程,表示竖直方向的慢变量时间尺度的影响和阻尼效应,表示水平方向的非线性耦合效应对竖直方向的影响,表示外部驱动力对竖直方向的影响,表示水平方向的慢变量时间尺度的影响和阻尼效应; 式15中长期项和式16中长期项的系数分别为零,可得: ; ; 其中,公式17表示竖直方向的稳态方程,公式18表示水平方向的稳态方程,表示的复共轭; 进一步,导入极坐标形式表示和: ; 其中,和分别为参数激励模态和直接激励模态一阶近似幅值的实数部以及振动响应与周期性驱动信号的相位差; 将式19带入式17和18,并分离实部和虚部,可得如下平均化方程: ; ; ; ; 其中,,表示外部驱动力与竖直方向振动相位之间的相位差,,表示水平方向与竖直方向振动相位之间的相位差; 当自主参激内共振系统在驱动信号激励下达到稳态振动状态时,振幅和相位都保持稳定不变; 满足条件,,可得稳态条件如下: ; ; 将式24和25带入式20-23可得自主参激内共振系统的稳态运动方程: ; ; ; ; 通过MATLAB编写迭代程序对式26-29进行数值仿真,验证模态阻尼对直接激励模态幅频响应曲线的影响,获取最佳的模态阻尼; 步骤S3:根据步骤S2的模态阻尼将夹具、竖直悬臂梁和球形质量块组装成悬臂式避震锤,再将四个完全相同的悬臂式避震锤通过多个紧固螺钉和螺母固定到输电线即输电导线上的合适位置; 步骤S4:观测输电导线在外力作用下发生低频振动时,悬臂式避震锤是否发生振动,同时抑制输电导线的振动强度; 若悬臂式避震锤发生振动,则成功实现减震;反之,更换不同长度的竖直悬臂梁,并不断观测减震效果,直至悬臂式避震锤能够发生明显振动,达到减震的效果。
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