一种城市配变用三维隔振底座的支撑结构及设计方法

1.本发明涉及一种城市配变用三维隔振底座的支撑结构及设计方法，属于变压器技术领域。


背景技术：

2.干式变压器具有可靠性高、运行安全性高、便于维修维护等优势，近年来，各变电站、小区配变房内的大量配电变压器更换为干式变压器。由于城市规划和用地限制，很多配电变压器直接安置于居民生活小区内，离居民住宅很近。配变运行时产生的噪声直接影响着小区居民的正常生活、工作，所以，针对城市配变的隔振降噪装置及策略研究越来越受到重视。
3.干式变压器不同于油浸式变压器，其线圈、铁心裸露于空气中，并且铁心大多是放置于底座槽钢上，而底座槽钢与基座或者变压器箱体的横梁进行连接，且均为刚性连接。所以，干式变压器的噪声一部分通过空气传播，另外一部分噪声通过变压器器身、支撑、地面等固体结构传播出去。故对于同容量的变压器来说，干式变压器的噪声比油浸式变压器要大的多。
4.鉴于此，本发明提供了一种城市配变用三维隔振底座的支撑结构及设计方法，应用该方法设计的支撑结构可替换城市配变常规用的槽钢底座，实现了城市配变与基座或变压器箱体横梁的非刚性连接，从而有效阻隔变压器通过固体传声的振动，改善变压器器身周边的噪声环境。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种城市配变用三维隔振底座的支撑结构及设计方法。
6.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种城市配变用三维隔振底座的支撑结构，包括被动承压“π”型支撑骨架、主动承压支撑座、减振阻尼橡胶，所述被动承压“π”型支撑骨架的两端侧均开设有腰型孔，所述主动承压支撑座均沿对应腰型孔穿过但不接触，所述主动承压支撑座顶部均位于被动承压“π”型支撑骨架上方、底部均位于被动承压“π”型支撑骨架内部并经浇铸的减振阻尼橡胶与被动承压“π”型支撑骨架连接为一体。
7.优选的，所述主动承压支撑座自上往下均由承压板、支撑钢柱、异型钢块一体式组成。
8.优选的，所述承压板水平位于长条形结构的被动承压“π”型支撑骨架上方。
9.优选的，所述支撑钢柱均穿过对应腰型孔但与对应腰型孔之间具有缝隙空间。
10.优选的，所述异型钢块的外周部均具有若干道方形齿槽，所述减振阻尼橡胶浇铸在异型钢块外周与被动承压“π”型支撑骨架内壁之间。
11.一种城市配变用三维隔振底座的支撑结构的设计方法，包括以下步骤：s1：设计主动承压支撑座：
所述主动承压支撑座为承接城市配变器身重量的支撑构件，承压支撑座由位于上面水平放置的承压板、中间竖直放置的支撑钢柱及位于下面的带有方形齿槽的异型钢块组成，承压板、支撑钢柱和带有方形齿槽的异型钢块可采用焊接或是整体加工制成；s2：设计被动承压“π”型支撑骨架：所述被动承压“π”型支撑骨架为固定于地基上或者城市配变箱体里的横梁上，被动承压“π”型支撑骨架为长条形结构，竖截面为“π”型，被动承压“π”型支撑骨架两端部各开有一个腰型孔；s3：装配主动承压支撑座和被动承压“π”型支撑骨架：所述主动承压支撑座的上部从被动承压“π”型支撑骨架端部的一个腰型孔穿过，下部不穿出，并将主动承压支撑座逆时针或顺时针旋转90度，主动承压支撑座与被动承压“π”型支撑骨架为非接触式连接，之间预留有一定缝隙空间；s4：将减振阻尼橡胶浇铸在装配好的主动承压支撑座和被动承压“π”型支撑骨架构成的金属框架中。
12.优选的，步骤s1中承压板的上表面形状采用如下方法确定：承压板上表面的中心点设为坐标原点o，则中心点距上下边的高度设为h1，中心点距左右侧边界长度设为l，由于承压板上表面为中心对称，故只确定其右上部曲线形状即可，承压板上表面右上部曲线由下式确定：。
13.优选的，步骤s1中承压板的上表面开有两个圆孔，若承压板上表面的中心点设为坐标原点o，中心点距上下边的高度设为h1，中心点距左右侧边界长度设为l，则两个圆孔的圆心坐标分别为、，该两圆孔配合螺栓螺母可将主动承压支撑座固定在变压器本体上。
14.优选的，步骤s1中异型钢块的齿顶面的竖截面形状采用如下方法确定：支撑钢柱的直径设为d，异型钢块的中心点设为坐标原点o，则异型钢块中心点距顶面及底面的高度设为h2，异型钢块中心点距左右侧面长度设为a，由于异型钢块的齿顶面的竖截面中心对称，故只确定异型钢块的齿顶面的竖截面的右上部曲线形状即可，异型钢块的齿顶面的竖截面的右上部曲线由下式确定：其中，为异性钢块的裕量常数，其取值范围为0mm～10mm。
15.优选的，步骤s2中的被动承压“π”型支撑骨架截面形状采用如下方法确定：被动承压“π”型支撑骨架截面最上一条边的中心设为坐标原点o，由于被动承压“π”型支撑骨架截
面轴对称，故只确定其右部最外侧曲线形状即可，被动承压“π”型支撑骨架截面右部最外侧曲线由下式确定：其中：a为步骤s1中异型钢块中心点距左右侧面长度；h2为步骤s1中异型钢块中心点距顶面及底面的高度；b为被动承压“π”型支撑骨架截面的底脚长度；为裕量常数，其取值范围为10mm～30mm；所述被动承压“π”型支撑骨架截面的四个直角位置倒圆角，倒圆角半径为/2，为裕量常数，其取值范围为10mm～30mm；所述步骤s2中的被动承压“π”型支撑骨架上的腰型孔的外形尺寸大于步骤s1中所述的主动承压支撑座上部的承压板的外形尺寸，保证承压板能从被动承压“π”型支撑骨架上的腰型孔穿出，间隙尺寸区间为1mm～3mm；所述步骤s2中被动承压“π”型支撑骨架的两边底脚上各开有两个腰型孔，配合连接紧固件可将被动承压“π”型支撑骨架固定在地基上或者变压器箱体里的横梁上；所述步骤s4中的减振阻尼橡胶的材料为聚氨酯橡胶。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过减振阻尼橡胶实现了变压器与地基或箱体的横梁非刚性连接，利用了橡胶材料的弹性和阻尼特性来实现各方向的隔振作用，可有效隔断变压器的振动，起到降低变压器噪声的目的。
17.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
18.附图1：本发明实施例的支撑结构设计方法流程示意图；附图2：本发明实施例的支撑结构的外形示意图；附图3：本发明实施例的支撑结构的正视示意图；附图4：本发明实施例的端部剖面图；附图5：本发明实施例未浇铸减振阻尼橡胶时的金属框架示意图；附图6：本发明实施例的主动承压支撑座示意图；附图7：本发明实施例的主动承压支撑座承压板上表面示意图；附图8：本发明实施例的主动承压支撑座异型钢块竖截面示意图；附图9：本发明实施例的被动承压“π”型支撑骨架示意图；附图10：本发明实施例的被动承压“π”型支撑骨架截面示意图；附图说明：1—主动承压支撑座；2—被动承压“π”型支撑骨架；3、减振阻尼橡胶；4—承压板；5—支撑钢柱；6—异型钢块。
具体实施方式
19.下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
20.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
21.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技术的示例性实施方式。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。
22.如图1~10所示，本实施例提供了一种城市配变用三维隔振底座的支撑结构，包括被动承压“π”型支撑骨架、主动承压支撑座、减振阻尼橡胶，所述被动承压“π”型支撑骨架的两端侧均开设有腰型孔，所述主动承压支撑座均沿对应腰型孔穿过但不接触，所述主动承压支撑座顶部均位于被动承压“π”型支撑骨架上方、底部均位于被动承压“π”型支撑骨架内部并经浇铸的减振阻尼橡胶与被动承压“π”型支撑骨架连接为一体。
23.在本发明实施例中，所述主动承压支撑座自上往下均由承压板、支撑钢柱、异型钢块一体式组成。
24.在本发明实施例中，所述承压板水平位于长条形结构的被动承压“π”型支撑骨架上方。
25.在本发明实施例中，所述支撑钢柱均穿过对应腰型孔但与对应腰型孔之间具有缝隙空间。
26.在本发明实施例中，所述异型钢块的外周部均具有若干道方形齿槽，所述减振阻尼橡胶浇铸在异型钢块外周与被动承压“π”型支撑骨架内壁之间。
27.一种城市配变用三维隔振底座的支撑结构的设计方法，包括以下步骤：s1：设计主动承压支撑座：所述主动承压支撑座为承接城市配变器身重量的支撑构件，承压支撑座由位于上面水平放置的承压板、中间竖直放置的支撑钢柱及位于下面的带有方形齿槽的异型钢块组成，承压板、支撑钢柱和带有方形齿槽的异型钢块可采用焊接或是整体加工制成；s2：设计被动承压“π”型支撑骨架：所述被动承压“π”型支撑骨架为固定于地基上或者城市配变箱体里的横梁上，被动承压“π”型支撑骨架为长条形结构，竖截面为“π”型，被动承压“π”型支撑骨架两端部各开有一个腰型孔；s3：装配主动承压支撑座和被动承压“π”型支撑骨架：所述主动承压支撑座的上部从被动承压“π”型支撑骨架端部的一个腰型孔穿过，下部不穿出，并将主动承压支撑座逆时针或顺时针旋转90度，主动承压支撑座与被动承压“π”型支撑骨架为非接触式连接，之间预留有一定缝隙空间；s4：将减振阻尼橡胶浇铸在装配好的主动承压支撑座和被动承压“π”型支撑骨架构成的金属框架中。
28.在本发明实施例中，步骤s1中承压板的上表面形状采用如下方法确定：承压板上表面的中心点设为坐标原点o，则中心点距上下边的高度设为h1，中心点距左右侧边界长度设为l，由于承压板上表面为中心对称，故只确定其右上部曲线形状即可，承压板上表面右上部曲线由下式确定：
。
29.在本发明实施例中，步骤s1中承压板的上表面开有两个圆孔，若承压板上表面的中心点设为坐标原点o，中心点距上下边的高度设为h1，中心点距左右侧边界长度设为l，则两个圆孔的圆心坐标分别为、，该两圆孔配合螺栓螺母可将主动承压支撑座固定在变压器本体上。
30.在本发明实施例中，步骤s1中异型钢块的齿顶面的竖截面形状采用如下方法确定：支撑钢柱的直径设为d，异型钢块的中心点设为坐标原点o，则异型钢块中心点距顶面及底面的高度设为h2，异型钢块中心点距左右侧面长度设为a，由于异型钢块的齿顶面的竖截面中心对称，故只确定异型钢块的齿顶面的竖截面的右上部曲线形状即可，异型钢块的齿顶面的竖截面的右上部曲线由下式确定：其中，为异性钢块的裕量常数，其取值范围为0mm～10mm。
31.在本发明实施例中，步骤s2中的被动承压“π”型支撑骨架截面形状采用如下方法确定：被动承压“π”型支撑骨架截面最上一条边的中心设为坐标原点o，由于被动承压“π”型支撑骨架截面轴对称，故只确定其右部最外侧曲线形状即可，被动承压“π”型支撑骨架截面右部最外侧曲线由下式确定：其中：a为步骤s1中异型钢块中心点距左右侧面长度；h2为步骤s1中异型钢块中心点距顶面及底面的高度；b为被动承压“π”型支撑骨架截面的底脚长度；为裕量常数，其取值范围为10mm～30mm；所述被动承压“π”型支撑骨架截面的四个直角位置倒圆角，倒圆角半径为/2，为裕量常数，其取值范围为10mm～30mm；所述步骤s2中的被动承压“π”型支撑骨架上的腰型孔的外形尺寸大于步骤s1中所述的主动承压支撑座上部的承压板的外形尺寸，保证承压板能从被动承压“π”型支撑骨架上的腰型孔穿出，间隙尺寸区间为1mm～3mm；所述步骤s2中被动承压“π”型支撑骨架的两边底脚上各开有两个腰型孔，配合连接紧固件可将被动承压“π”型支撑骨架固定在地基上或者变压器箱体里的横梁上；
所述步骤s4中的减振阻尼橡胶的材料为聚氨酯橡胶。
32.本发明实施例的有益技术效果如下：该方法设计的城市配变用隔振降噪支撑结构的被动承压“π”型支撑骨架底脚由于含有腰型孔，可以实现变压器安装位置依据实际安装环境做到最优调节；主动承压支撑座的特殊形状及其上的方形齿槽即增大了减振阻尼橡胶的浇铸面，又增强了减振阻尼橡胶的刚度；通过减振阻尼橡胶实现了变压器与地基或箱体的横梁非刚性连接，利用了橡胶材料的弹性和阻尼特性来实现各方向的隔振作用，可有效隔断变压器的振动，起到降低变压器噪声的目的。
33.具体实施过程：实施例一：以容量100kva重量为300kg的城市配变为例，应用本发明提出的方法设计的一种城市配变用隔振降噪支撑结构，主要尺寸约束如下：（1）主动承压支撑座的位于上面水平放置的承压板上表面的约束尺寸为l=60mm，h1=的厚度选取5mm；中间竖直放置的支撑钢柱的直径d选取20mm；异型钢块的竖截面的约束尺寸如下：a=50mm，h2=20mm，δ=0mm。
34.（2）被动承压“π”型支撑骨架的顶面上开有两个腰型孔，腰型孔的外形尺寸大于主动承压支撑座上部的承压板的外形尺寸，保证承压板能从被动承压“π”型支撑骨架上的腰型孔穿出，单边间隙为2mm，被动承压“π”型支撑骨架的高度为40mm，被动承压“π”型支撑骨架的板材厚度为5mm。
35.（3）将主动承压支撑座的上部从被动承压“π”型支撑骨架的一个腰型孔穿过，下部不穿出，并将主动承压支撑座逆时针或顺时针旋转90度，主动承压支撑座与被动承压“π”型支撑骨架为非接触式连接，之间预留有一定缝隙空间，采用减振阻尼橡胶浇铸在被动承压“π”型支撑骨架与主动承压支撑座构成的金属框架中。
36.经试验对比，应用常规槽钢底座的城市配变在箱体近场的噪声测试值为54db，应用本发明提出的设计方法设计的隔振降噪支撑结构后，在城市配变箱体近场的噪声测试值为47 db，噪声水平下降7db，有效改善了城市配电变压器周围的噪声环境。
37.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。