一种用于电气设备的螺旋摩擦减震装置的制作方法

本发明涉及一种减震装置，具体讲涉及一种用于变电站中支柱类电气设备的螺旋摩擦减震装置。

背景技术：

能源基地与用电负荷分布不均衡，大量变电(换流)站建设于地震烈度高的抗震不利的地区。而变电(换流)站的避雷器、互感器等关键设备为支柱类电气设备，为保证绝缘性能此类设备通常采用瓷质材料，然而电气间隙要求设备结构细而高，因此设备的设计与制造难以兼顾抗震性能，造成支柱类设备地震损坏严重。

为提高地震高烈度区站内支柱类电气设备的抗震性能，专利zl201010524100.6一种基于铅合金变形耗能的减震装置提供一种在遭遇地震时触发动作，在往复荷载作用下减震器的滞回曲线为占据四个象限的四边形，但由于减震装置无法自动复位，震后存在残余变形，设备可能累积倾斜、偏移等不利影响。中国专利cn104482108b和cn105604203b提供了震后可以复位的摩擦型减震装置，然而此类减震装置大多摩擦接触面单一，摩擦轨迹简单，摩擦耗能效果低下，且材质耐磨性差，更换频繁，使用寿命短，远不能满足电站安全稳定运行的要求，影响减震性能。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于电气设备的螺旋摩擦减震装置。

本发明提供的技术方案如下：

一种用于电气设备的螺旋摩擦减震装置，所述电气设备为支柱类电气设备，所述减震装置位于电气设备和设备支架间，所述装置包括竖向设置的筒体，所述筒体内轴向设置的传动轴和围绕所述传动轴设置的减震组件；

所述减震组件包括弹性组件，以及位于所述弹性组件两端的竖向摩擦组件；

所述摩擦组件包括对称设置的上下摩擦组件；所述上下摩擦组件分别由锥面贴合的内环和外环组成。

进一步的，所述传动轴外侧对称设置竖直的滑动导脊。

进一步的，位于所述弹性组件上下两端的所述传动轴上分别依次设有垫圈、所述摩擦组件、固定件和端盖。

进一步的，所述内环为单锥面环，所述外环至少由两个分段环组成。

进一步的，所述对称设置的上下摩擦组件分别对称或平行设有上对称子摩擦组件和下对称摩擦子组件；其条件是1个所述对称摩擦组件设置一个外环。

进一步的，所述平行设置的子摩擦组件的数目至少为2。

进一步的，所述内环和所述垫圈设有与所述滑动导脊对应的导槽。

进一步的，所述外环的外壁和所述筒体内壁竖向设有对应的螺旋导槽和螺旋导脊。

进一步的，所述筒体上下两端分别对称设置上、下凹式所述端盖；所述上端盖设有供所述传动轴穿过的通孔。

进一步的，所述摩擦组件包括按质量百分比的下述组分:c0.4-0.48％、al1.0-1.2％、si0.45-0.80％、mo1.2-1.5％、v0.15％、ti0.05％、b0.005％、re0.2-0.22％、mg0.3-0.5％,余量为fe和杂质。

进一步的，所述筒体包括按质量百分比的下述组分:c0.3-0.5％，si0.6-0.8％，w0.9-1.2％，cr2.9-3.9％，ti1.2-1.8％，mn2-4％，mo0.9-1.2％，s0.02-0.04％，余量为铁和杂质。

进一步的，所述导脊包括按质量百分比的下述组分:c3.9-4.5％，w0.6-0.8％，cu1.3-2.5％，re1.2-1.8％，mn4-6％，cr2.9-3.9％，ni0.7-1.5％，s0.02-0.04％，余量为铁和杂质。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

1)本发明提供的减震装置结构紧凑，减震机制清晰，螺旋导轨的设计使外环在上下运动时带有旋转运动，与筒壁发生螺旋摩擦的同时，还与内环的环面及垫圈的端面发生摩擦，达到多重旋转摩擦的耗能效果，进一步提高了减震装置的摩擦性能，保证了电气设备的安全运行。

2)本发明提供的摩擦组件采用耐磨性能优异的材质，能够有效延长摩擦组件的使用寿命，减少维修，节约成本，大大提高减震装置的可靠性。

3)本发明提供的减震装置在电气设备正常工作时设置有触发力，保证设备不会误动作；在地震发生时设备摆动幅度越大摩擦阻尼越大，减震效率高；在震后通过自恢复机制可使设备复位，无残余变形。

附图说明

图1本发明提供的减震装置剖面图；

图2本发明实施例1提供的导槽型摩擦组件a-a剖面图；

图3本发明实施例1提供的导槽型摩擦组件底视图；

图4本发明实施例1提供的导槽型摩擦组件主视图；

图5本发明实施例2提供的导槽型摩擦组件a-a剖面图；

图6本发明实施例2提供的导槽型摩擦组件底视图；

图7本发明实施例2提供的导槽型摩擦组件主视图；

图8本发明实施例3提供的导轨型外环底视图；

图9本发明实施例3提供的导轨型外环主视图；

图10本发明提供的减震装置安装示意图；

0滑动导脊；1下端盖；2筒体；3上端盖；4传动轴；5防松螺母；6调节螺母；7内环；8外环；9螺旋导脊；10弹性组件；11垫圈；12电气设备；13减震装置；14设备支架；15支撑机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的技术方案作清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分，而不是全部。

为解决现有技术中减震装置减震性能不足，寿命短的问题，本发明提供一种用于电气设备的螺旋摩擦减震装置，本发明所述“电气设备”为变电(换流)站中避雷器、互感器等支柱类电气设备。

如图1所示，该减震装置包括竖向设置的筒体2，筒体2轴向设置的传动轴4、围绕传动轴4设置的减震组件；减震组件包括弹性组件10，以及位于弹性组件10两端的摩擦组件；摩擦组件包括对称设置的上下摩擦组件；上下摩擦组件分别由锥面贴合的内环7和外环8组成。弹性组件10的上下两端的所述传动轴4上分别依次设有垫圈11、所述摩擦组件、固定件和端盖。实施例中的固定件为外侧的防松螺母5和内侧的调节螺母6，传动轴4外侧对称设置竖直的滑动导脊0。内环7为单锥面环，外环8至少由两个分段环组成。上下摩擦组件分别对称或平行设有上子摩擦组件和下对称摩擦子组件，内环7和垫圈11上设有与传动轴4上滑动导脊0对应的导槽。外环8的外壁和筒体2内壁的竖向设有对应的螺旋导槽和螺旋导脊9。筒体2上下两端分别对称设置上凹式端盖3和下凹式端盖1，传动轴4穿过上端盖3固定连接电气设备12的法兰底，筒体2下端固定连接设备支架14顶板。弹性组件10可以为圆柱螺旋压缩弹簧、矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧、蝶形弹簧等，设计时根据出力大小和尺寸选用。

传动轴4上设有对称的直线滑动导脊0，内环7和垫圈11开有与滑动导脊0对应的导槽，其作用是保证传动轴4在上下动作过程中内环7和垫圈11相对于传动轴4不发生转动，只发生竖向位置错动。外环8的外环面上开有螺旋导槽，筒体2内壁设置与外环8导槽相应的螺旋导脊9，两者构成螺旋运动副，其截面可以是三角形、梯形、矩形等。

如图5所示，安装电气设备减震装置时，在电气设备12及其支架14之间通过焊接或螺栓固定一支撑机构15于支架顶板中心位置，将电气设备12浮放于支撑机构15上，支撑机构15优选圆柱体。减震装置13安装于电气设备12及其支架14之间，布置于支撑机构15外围，减震装置13数量宜与电气设备12底法兰的安装孔数量一致，减震装置13螺栓杆直径宜与电气设备12底法兰开孔匹配。减震装置13器身穿过支架顶板开孔，各减震装置13顶部螺栓穿过设备底法兰孔通过上下两组螺母夹住电气设备12底法兰固定，螺母宜选配弹垫或采用双螺母以防松。

电气设备12不选用减震装置13进行常规安装时，电气设备12直接落于支架14顶板上，通过螺栓螺母连接，而选用本减震装置后，只需将支架顶板开孔直径扩至减震装置器身尺寸，不改变原有安装布置形式，仅在电气设备12及其支架14之间增设本减震装置13和支撑机构15即可。

减震装置的装配方法：

在筒体2内安装弹性组件10和穿过弹性组件10的传动轴4，弹性组件10上下两端设有穿过传动轴4的摩擦组件，在内环7与弹性组件10之间放置垫圈11。传动轴4两端各拧入一枚调节螺母6和防松螺母5，拧紧调节螺母6推动摩擦组件相向挤压弹性组件10至预设压缩量，并拧紧两枚调节螺母6外侧的防松螺母5。拧紧调节螺母6后，弹性组件10存在预紧力，挤压摩擦组件使外环8与筒体2内侧间产生压力，为方便装配，筒体2长度宜令筒体2的两端面与预紧后的摩擦组件外侧端面平齐。上端盖3和下端盖1分别从上、下两端盖住筒体2，通过螺钉紧固。上端盖3和下端盖1的内挡环应与摩擦组件外端面贴合。传动轴4上端通过两组螺母与设备12底法兰连接，筒体2通过两组特制螺母与设备支架14顶板固定。

减震装置的工作原理：

由于弹性组件10存在预压力，挤压外环8通过其锥面使外环8与筒体2的内壁产生压力，当减震装置13在设备正常工作状态或受到较小外力(如风荷载或开合闸操作力)时，外力无法克服外环8与各摩擦面间的静摩擦力和弹性组件10的预紧力，此时减震装置13不动作。当达到可能损坏设备等级的地震发生时，电气设备12在地震作用下摆动，电气设备12底法兰以支撑机构15为支点，带动两侧减震装置13往复上、下动作，此时外力克服外环8与各摩擦面之间的静摩擦力，下端和上端的外环8分别沿着螺旋运动副螺旋上升和下降，外环8与筒体2内壁之间在竖向摩擦的同时还进行着旋转摩擦，同时摩擦外环8与垫圈11、外环8与内环7之间也发生旋转摩擦，多个接触面同时摩擦耗能，降低传入上部电气设备的地震能量。另外，减震装置13的动作幅度越大，弹性组件10的压缩量越大，外环8与各接触面间的压力越大，摩擦减震效果也越强。地震停止后，弹性组件10的回复力克服摩擦力将摩擦组件推回初始位置，几乎无残余变形。

实施例1

如图2所示，摩擦组件的内环7为1个单锥面环，外环8是由尺寸相同的3个分段环组成的单锥面环，内环7和外环8的锥面贴合，外环8外侧设有导槽，筒体2内壁设有相应的螺旋导脊9，两者构成螺旋运动副，在传动轴4上下动作时，带动外环8上下运动，同时令外环8旋转。

摩擦组件包括按质量百分比的下述组分:c0.4％、al1.2％、si0.45％、mo1.5％、v0.15％、ti0.05％、b0.005％、re0.2％、mg0.5％,余量为fe和杂质；筒体包括按质量百分比的下述组分:c0.3％，si0.8％，w0.9％，cr3.9％，ti1.2％，mn4％，mo0.9％，s0.04％，余量为铁和杂质；导脊包括按质量百分比的下述组分:c3.9％，w0.8％，cu1.3％，re1.8％，mn4％，cr3.9％，ni0.7％，s0.04％，余量为铁和杂质。

实施例2

如图3所示，摩擦组件由两个反向贴合的单锥面内环7和一个双锥面外环8组成，外环8是由尺寸相同的3个分段环组成的单锥面环，内环7和外环8的锥面贴合，外环8外侧设有导槽，筒体2内壁设有相应的螺旋导脊9，两者构成螺旋运动副，在传动轴4上下动作时，带动外环8上下运动，同时令外环8旋转。

摩擦组件包括按质量百分比的下述组分:c0.48％、al1.0％、si0.80％、mo1.2％、v0.15％、ti0.05％、b0.005％、re0.22％、mg0.3％,余量为fe和杂质；筒体包括按质量百分比的下述组分:c0.5％，si0.6％，w1.2％，cr2.9％，ti1.8％，mn2％，mo1.2％，s0.02％，余量为铁和杂质；导脊包括按质量百分比的下述组分:c4.5％，w0.6％，cu2.5％，re1.2％，mn6％，cr2.9％，ni1.5％，s0.02％，余量为铁和杂质。

实施例3

如图4所示，外环8外侧设有导脊，则对应的筒体2内侧设置导槽，两者构成螺旋运动副。

实施例4

摩擦组件由多对平行设置的单锥面内环7和外环8组成，为实施例1的叠加形式。

实施例5

摩擦组件由多对平行设置的反向贴合的单锥面内环7和双锥面外环8组成，为实施例2的叠加形式。

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，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。