本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體而言，涉及一種用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器。
背景技術(shù)：
：我國位于亞歐地震帶和環(huán)太平洋地震帶之間，屬于地震多發(fā)國家。變電站和換流站內(nèi)的電力設(shè)備作為“生命線工程”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其抗震問題的重要性不言而喻。其中，支柱類電氣設(shè)備具有重心高、長徑比大、自振頻率接近地震波頻率、地震易損性較高等不利于抗震的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此，處于高烈度地震區(qū)內(nèi)的支柱類電氣設(shè)備往往要采取安裝減震器的措施保證其抗震安全性。現(xiàn)有的剪切型鉛減震器包括上下兩個(gè)蓋板、中間滑動板和鉛柱，鉛柱置于上、下兩個(gè)蓋板分別與中間滑動板圍設(shè)的空腔中，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，中間滑動板會與上、下兩個(gè)蓋板發(fā)生相對位移，從而對鉛柱產(chǎn)生剪切作用，鉛柱發(fā)生變形消耗一部分地震能量，由于純鉛的強(qiáng)度及韌性較低，當(dāng)發(fā)生較高級地震時(shí)，鉛柱很容易斷裂，在一定程度上影響了減震器的減震效率。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：鑒于此，本發(fā)明提出了一種減震器，旨在解決現(xiàn)有減震器減震效率較低的問題。一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器，其特征在于，包括：中心軸、筒體和鉛合金元件；其中，所述中心軸可滑動地套設(shè)于所述筒體內(nèi)，并且，所述中心軸的外壁開設(shè)有第一凹槽，所述筒體的內(nèi)壁開設(shè)有第二凹槽，所述第一凹槽與所述第二凹槽位置相對應(yīng)且圍設(shè)成一空腔；所述鉛合金元件嵌設(shè)于所述空腔內(nèi)且與所述空腔的形狀相適配；所述中心軸的第一端置于所述筒體外，用于與電氣設(shè)備相連接；所述筒體用于與電氣設(shè)備底座相連接。進(jìn)一步地，上述用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器中，所述鉛合金元件為鉛鋁合金元件。進(jìn)一步地，上述用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器中，所述鉛鋁合金元件中鋁與鉛的質(zhì)量配比范圍為0.01％～0.2％。進(jìn)一步地，上述用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器中，所述鉛鋁合金元件中鋁與鉛的質(zhì)量配比0.05％。進(jìn)一步地，上述用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器中，還包括：連接于所述中心軸第二端的限位板；其中，所述限位板置于所述筒體的外部且與所述筒體的第二端之間留有預(yù)設(shè)距離。進(jìn)一步地，上述用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器中，所述限位板通過限位銷釘與所述筒體的第二端相連接。進(jìn)一步地，上述用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器中，所述第一凹槽至少為兩個(gè)，且各所述第一凹槽沿所述中心軸外壁的周向分布；所述第二凹槽至少為兩個(gè)，且各所述第二凹槽沿所述筒體內(nèi)壁的周向分布；各所述第一凹槽與各所述第二凹槽的位置一—對應(yīng)且圍設(shè)成相應(yīng)的空腔。進(jìn)一步地，上述用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器中，所述第一凹槽沿所述中心軸的外壁的周向均勻分布；所述第二凹槽沿所述筒體的內(nèi)壁的周向均勻分布。進(jìn)一步地，上述用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器中，所述中心軸的第一端沿軸向開設(shè)有用于與電氣設(shè)備相連接的內(nèi)螺紋孔。進(jìn)一步地，上述用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器中，還包括：兩個(gè)鎖緊螺母；其中，所述筒體靠近第一端的外壁開設(shè)有外螺紋；兩個(gè)所述鎖緊螺母與所述筒體螺紋連接，所述電氣設(shè)備底座的連接部套設(shè)于所述筒體且夾設(shè)于兩個(gè)所述鎖緊螺母之間。本發(fā)明中，通過在減震器的中心軸的外壁開設(shè)第一凹槽，在筒體的內(nèi)壁開設(shè)與第一凹槽位置相對應(yīng)的第二凹槽，將鉛鋁合金元件嵌設(shè)與第二凹槽與第一凹槽圍設(shè)成的空腔中，當(dāng)中心軸與筒體相互錯(cuò)動時(shí)，鉛鋁合金元件受到剪切后能有效地吸收地震能量，提高了減震器的減震效率。附圖說明通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器的中心軸的剖面圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器的筒體的剖面圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器的剖面圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器中鉛鋁合金元件的沖擊功試驗(yàn)結(jié)果圖。具體實(shí)施方式下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。參見圖1，圖中示出了本實(shí)施例提供的用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。如圖所示，該用于支柱類電氣設(shè)備的鉛合金剪切型減震器包括：中心軸1、筒體2和鉛合金元件3。其中，中心軸1可滑動地套設(shè)于筒體2內(nèi)，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，中心軸1與筒體2會發(fā)生相互錯(cuò)動，從而對鉛合金元件3產(chǎn)生剪切，鉛合金元件3受到剪切力后產(chǎn)生塑性變形，吸收地震能量。中心軸1和筒體2的材料可以為不銹鋼材，也可以為其他材料，本實(shí)施例對其不作任何限定。中心軸1的第一端置于筒體2外，用于與電氣設(shè)備相連接。當(dāng)中心軸1相對筒體2向中心軸1第二端移動時(shí)，會帶動電氣設(shè)備擠壓筒體2第一端，將中心軸1的第一端置于筒體2外可以防止電氣設(shè)備過度擠壓筒體2，而使減震器遭到破壞。筒體2用于與電氣設(shè)備底座相連接，使得筒體2固定于電氣設(shè)備的底座上。參見圖2和圖3，中心軸1的外壁開設(shè)有第一凹槽11，筒體2的內(nèi)壁開設(shè)有第二凹槽21，第一凹槽11和第二凹槽21的形狀和尺寸可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，本實(shí)施例對其不作任何限定。第一凹槽11與第二凹槽21位置相對應(yīng)且圍設(shè)成一空腔，鉛合金元件3嵌設(shè)于該空腔內(nèi)且與該空腔的形狀相適配，即空腔的輪廓即是鉛合金元件3的形狀。本實(shí)施例中，鉛合金元件3為減震器中用來吸收地震能量的的核心元件，鉛合金元件3的材料可以是鉛錫合金、鉛銻合金或鉛鋁合金等，優(yōu)選地，鉛合金元件3為鉛鋁合金元件。本
技術(shù)領(lǐng)域：
人員應(yīng)該理解，鉛鋁合金是以鉛為基材加入鋁元素組成的合金，其具有較強(qiáng)的延性和柔性，在受力變形過程中可以吸收大量的能量；同時(shí)，鉛鋁合金具有較高的強(qiáng)度和較好的力學(xué)性能，所以可以在較大作用力下發(fā)生塑性變形且不斷裂，能有效提高電氣設(shè)備的抗震安全性。本實(shí)施例對不同質(zhì)量配比的鉛鋁合金的性能進(jìn)行了試驗(yàn)，并與純鉛的性能進(jìn)行了對比，本試驗(yàn)中，Pb代表純鉛，Pb-0.05Al代表鋁與鉛的質(zhì)量比為0.05％的鉛鋁合金，Pb-0.1Al代表鋁與鉛的質(zhì)量比為0.1％的鉛鋁合金，Pb-0.15Al代表鋁與鉛的質(zhì)量比為0.15％的鉛鋁合金。試驗(yàn)結(jié)果如下：表1：不同質(zhì)量配比的鉛鋁合金的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)從表1可以看出，鉛鋁合金強(qiáng)度高于純鉛，當(dāng)鋁與鉛的質(zhì)量比為0.05％時(shí)，鉛鋁合金強(qiáng)度可提高36％；鋁與鉛的質(zhì)量比為0.10％、0.15％時(shí)，合金強(qiáng)度分別提高了18％、26％。加入鋁后，鉛鋁合金斷裂后伸長率和斷面收縮率均未受到影響，說明適量鋁的加入在提高純鉛強(qiáng)度的同時(shí)并未影響純鉛的塑性。參見圖5，圖中示出了不同質(zhì)量配比的鉛鋁合金的沖擊功隨溫度變化的曲線，其中：曲線31代表鋁與鉛的質(zhì)量比為0.05％的鉛鋁合金的沖擊功隨溫度變化的趨勢；曲線32代表鋁與鉛的質(zhì)量比為0.15％的鉛鋁合金的沖擊功隨溫度變化的趨勢；曲線33代表鋁與鉛的質(zhì)量比為0.1％的鉛鋁合金的沖擊功隨溫度變化的趨勢；曲線34代表純鉛的沖擊功隨溫度變化的趨勢?？梢钥闯觯U鋁合金的沖擊功均隨著溫度的降低而升高。添加鋁后，鉛鋁合金的常溫沖擊功和低溫沖擊功基本上均高于純鉛(Pb-0.10Al在20℃除外)。鋁與鉛的質(zhì)量比為0.05％時(shí)，鉛鋁合金具有最高的沖擊功，表現(xiàn)出比較優(yōu)異的常溫及低溫沖擊韌性。表2：不同質(zhì)量配比的鉛鋁合金的腐蝕性能試驗(yàn)試樣試驗(yàn)前質(zhì)量g試驗(yàn)后質(zhì)量g質(zhì)量損失g/m2純鉛3.94073.92820.0125Pb-0.05Al4.99494.98920.0057Pb-0.10Al4.50444.50010.0043Pb-0.15Al4.94024.92970.0105從表2可以看出，與純鉛相比，鉛鋁合金的耐腐蝕性能提高；當(dāng)鋁與鉛的質(zhì)量比為0.05％和0.10％時(shí)，單位面積的損失重量較小，說明該范圍內(nèi)鉛鋁合金的耐腐蝕性能最好，進(jìn)一步提高鋁含量，損失重量增加，鉛鋁合金耐腐蝕性能降低。本實(shí)施例中，鉛鋁合金元件中鋁與鉛的質(zhì)量配比的范圍可以為0.01％～0.2％；優(yōu)選地，鉛鋁合金元件中鋁與鉛的質(zhì)量配比為0.05％～0.1％；進(jìn)一步優(yōu)選地，鉛鋁合金元件中鋁與鉛的質(zhì)量配比為0.05％。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋁與鉛的質(zhì)量配比為0.10％時(shí)，鉛鋁合金的強(qiáng)度提高了18％，且耐腐蝕性能較強(qiáng)，但其在常溫下的沖擊韌性低于純鉛；當(dāng)鋁與鉛的質(zhì)量配比為0.15時(shí)，鉛鋁合金的強(qiáng)度提合金的強(qiáng)度提高了26％，在常溫下的沖擊韌性高于純鉛；當(dāng)鋁與鉛的質(zhì)量配比為0.05％時(shí)，鉛鋁合金元件的強(qiáng)度可提高36％，鉛鋁合金的常溫下的沖擊韌性和耐腐蝕性較強(qiáng)且并不影響鉛鋁合金的塑性?？梢钥闯觯?dāng)鋁與鉛的質(zhì)量配比為0.05％時(shí)，鉛鋁合金元件的力學(xué)性能最佳且塑性較好，能在較強(qiáng)的地震作用力下能保持結(jié)構(gòu)完整，并吸收大量的地震能量，提高了減震器的減震效率；此外，由于鉛鋁合金元件具有較強(qiáng)的腐蝕性，可以提高減震器在戶外使用時(shí)的抗腐蝕性能。本實(shí)施例中，筒體2還可以開設(shè)有與空腔相連通的注入通道，注入通道用于向第一凹槽11與第二凹槽21圍設(shè)成的空腔中注入鉛合金以形成鉛合金元件。此外，注入通道的進(jìn)口還設(shè)有封蓋，該封蓋與筒體2可以焊接在一起，用于密封筒體2，該封蓋的材料優(yōu)選為不銹鋼，可以防止外界環(huán)境對其的腐蝕和損壞。工作時(shí)，中心軸1與電氣設(shè)備相連接，筒體2與電氣設(shè)備的支架相連接，在地震力作用下，電氣設(shè)備相對于支架發(fā)生相對擺動彎曲，從而促使中心軸1與筒體2發(fā)生相對位移，進(jìn)而對鉛鋁合金元件3產(chǎn)生剪切作用，鉛鋁合金元件3在此作用力下發(fā)生形變，吸收地震傳遞給電氣設(shè)備的地震動能量，當(dāng)震動消失后，鉛鋁合金元件3恢復(fù)原狀，將吸收的地震動能量釋放在減震器中，如此不斷的吸收和釋放地震動能量，對電氣設(shè)備進(jìn)行減震保護(hù)。可以看出，本實(shí)施例中，當(dāng)中心軸1與筒體2相互錯(cuò)動時(shí)，對鉛合金元件3進(jìn)行剪切，使鉛合金元件3產(chǎn)生塑性變形，從而有效地吸收地震能量，即：與現(xiàn)有減震器中同樣體積的純鉛元件相比，鉛合金元件3的耗能能力增加，解決了現(xiàn)有減震器中純鉛耗能材料耗能較少導(dǎo)致的減震器減震效率較低的問題。上述各實(shí)施例中，還包括：連接于中心軸1第二端的限位板7。限位板7可以與中心軸1的第一端焊接在一起，其中，該限位板7置于筒體2的外部且與筒體2的第二端之間留有預(yù)設(shè)距離，該預(yù)設(shè)距離可以為減震器受到外力作用時(shí)所能移動的最大位移?？梢钥闯?，當(dāng)中心軸1的第二端受到地震力作用時(shí)，中心軸1會相對于筒體2向中心軸1的第一端移動，當(dāng)?shù)卣鹱饔昧Τ^減震器所能承受的作用力時(shí)，限位板7可以阻止中心軸1相對于筒體2繼續(xù)移動，防止對鉛合金元件3產(chǎn)生過大的剪切力使鉛合金元件3失去塑性變形能力，而導(dǎo)致減震器失效。上述各實(shí)施例中，參見圖2和圖3，限位板7通過限位銷釘4與筒體2的第二端相連接。可以看出，本實(shí)施例中，當(dāng)?shù)卣鹆ψ饔糜谕搀w2的第二端時(shí)，限位板7將向中心軸1的第二端移動，直至限位銷釘4與中心軸1第二端相應(yīng)位置處的限位孔的底端相抵觸，此時(shí)，限位板7所移動的位移即減震器所能移動的最大位移，有效避免了減震器的失控。上述各實(shí)施例中，第一凹槽11至少為兩個(gè)，且各第一凹槽11沿中心軸1外壁的周向分布；第二凹槽21至少為兩個(gè)，且各第二凹槽21沿筒體2內(nèi)壁的周向分布；各第一凹槽11與各第二凹槽21的位置一—對應(yīng)且圍設(shè)成相應(yīng)的空腔。優(yōu)選地，第一凹槽11可以沿中心軸1的外壁的周向均勻分布；第二凹槽21沿筒體2的內(nèi)壁的周向均勻分布，具體實(shí)施時(shí)，第一凹槽11可以為沿中心軸1外壁的全周向分布的凹槽；第二凹槽21可以為沿筒體2的外壁全周向分布的凹槽，這樣第一凹槽11和第二凹槽21形成的空腔容積較大，相應(yīng)的，鉛合金元件3的體積較大，當(dāng)中心軸1與筒體2相互錯(cuò)動時(shí)，鉛合金元件3可以吸收更多的地震能量。上述實(shí)施例中，各第一凹槽11還可以沿中心軸1外壁的軸向均勻分布，各第二凹槽21還可以沿筒體2內(nèi)壁的軸向均勻分布。具體地，沿周向分布的各第一凹槽11為一個(gè)第一凹槽組，沿周向分布的各第二凹槽21為一個(gè)第二凹槽組，在中心軸1的外壁的軸向方向可以等間距的設(shè)置多個(gè)第一凹槽組，相應(yīng)的，在筒體2上與中心軸1的對應(yīng)位置處可以等間距的設(shè)置多個(gè)第二凹槽組，各第一凹槽組與各第二凹槽組一—對應(yīng)地配合，形成多個(gè)空腔，各空腔內(nèi)均設(shè)置有鉛合金元件3。需要說明的是，具體實(shí)施時(shí)，第一凹槽組和第二凹槽組的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定，本實(shí)施例對其不作限定?？梢钥闯觯谥行妮S1外壁與筒體2內(nèi)壁之間設(shè)置多個(gè)第一凹槽11和多個(gè)第二凹槽21形成多個(gè)空腔，向多個(gè)空腔中嵌設(shè)多個(gè)鉛合金元件3，增加了減震器中鉛合金元件3的數(shù)量，使得減震器能吸收更多的地震能量。此外，該種設(shè)置方式可以使各組鉛合金元件3沿中心軸1和筒體2的軸向均勻分布，使中心軸1和筒體2具有較好的受力性能。上述實(shí)施例中，中心軸1的第一端沿軸向開設(shè)有用于與電氣設(shè)備相連接的內(nèi)螺紋孔6，通過螺栓的第一端與該內(nèi)螺紋孔6配合，使螺栓的第一端連接于該減震器，螺栓的第二端連接于電氣設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備與減震器的螺栓連接。具體地，在小震或風(fēng)荷載作用下，減震器僅起到螺栓連接作用，不影響電氣設(shè)備整體剛度及電氣功能；在中高等級地震作用時(shí)，電氣設(shè)備傳遞至減震器的作用力達(dá)到減震器鉛合金元件3的屈服力時(shí)減震器開始吸收地震動能量，并通過動態(tài)重結(jié)晶以熱能方式耗散地震動能量，發(fā)揮減震作用。上述各實(shí)施例中，還包括：兩個(gè)鎖緊螺母5；其中，筒體2靠近第一端的外壁開設(shè)有外螺紋；兩個(gè)鎖緊螺母5與筒體2螺紋連接，電氣設(shè)備底座的連接部套設(shè)于筒體2且夾設(shè)于兩個(gè)鎖緊螺母5之間。具體地，在第二圓筒23的外壁開設(shè)外螺紋，鎖緊螺母5通過該螺紋與筒體2連接，電氣設(shè)備底座的連接部設(shè)置有通孔以將該連接部圍設(shè)于筒體2外壁周圍，且該連接部卡在兩個(gè)鎖緊螺母5之間?？梢钥闯?，通過鎖緊螺母5實(shí)現(xiàn)筒體2與電氣設(shè)備底座的連接，可以起到對電氣設(shè)備底座連接件的夾緊作用，使減震器與外部電氣設(shè)備連接的更緊固。綜上，本發(fā)明中，通過在減震器的中心軸1的外壁開設(shè)第一凹槽11，在筒體2的內(nèi)壁開設(shè)與第一凹槽11位置相對應(yīng)的第二凹槽21，且第二凹槽21與第一凹槽11圍設(shè)成一空腔，將鉛合金元件3嵌設(shè)于該空腔內(nèi)且與該空腔的形狀相適配，地震發(fā)生時(shí)，鉛合金元件3產(chǎn)生塑性變形能有效地吸收地震能量，提高了減震器的減震效率。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3