断路器弹簧机构操作功强度计算

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1、断路器弹簧机构操作功强度计算1.先求各运动件等效质量将全部运动件质量归化于动触头。1.1作直线运动的与动触头相联的零部件（如动触头、喷嘴、热膨胀室、压气缸及其支持架、气缸杆、绝缘操作杆及连接销等件），其等效质量就是其真实质量（ｋg），m1，m2，m3……1.2传动拐臂（1）先求大小（内、外）拐臂真实质量ma，mb，以及转轴（或套）的真实质量mc；（2）求替代质量大拐臂替代质量集中于（替代到）A点后为mA1；（kg）……………………（1）式中长度单位为m，下同。小拐臂替代质量集中于B点后为mB：（kg）转轴O2替

2、代质量集中于A点后为mA2：（kg）……………………（2）小拐臂mB折算导A点后：（kg）……………………（3）（3）求等效拐臂质量mA拐臂各部分的等效质量集中于A点后为mA：1.3机构连杆及两端接头（BD件）（1）求连杆BD真实质量md1，两端若有接头，求其真实质量md2；（2）求机构输出拐臂O1D真实质量md3，再按（1）式将md3＇替代到D点后得替代质量md3。（3）杆件BD的替代质量为BD杆为平面运动件，可将md的一半集中于B点，另一半集中于D点，B、D的替代质量为：，（kg）…………………（4）最后，按动能

3、相等的原则（亦按B、D点速度或转动半径比的平方），将质量mB和mD折算到A点：（kg）…………………（5）1.4求整个开关运动系统的等效质量Mo：Mo=m1+m2+m3+××××××+mA+mA-BD（kg）…………………（6）考虑到计算误差和可能的设计更改，计算操作功时，取运动系统等效计算质量为M=1.1Mo。图1断路器分闸操作运动系统图（K—作直线运动的灭弧室运动件）2.机构操作功计算（1）分闸时加速动能A1：（N·m）…………………（7）式中，M：运动系统等效质量（kg）Vf：平均分闸速度（m/s）（2）分闸时

4、气压缸压气消耗的功A2：先假设气缸的压力特性Pt=f（l），如图2所示。按下列原则定图2压力特性曲线：a）在喷口开放时（堵塞时间td）对应的触头行程点，气缸压力为1.7P0，时喷口打开后能建立音速气吹。b）在触头行程0.7l0时，达到最高气压2.2P0，l0为动触头全行程。c）在l0时气缸内有一定余气；1.1l0时压差为零。为简化计算，以∆ABC代替压力特性Pt=f（l），求气压消耗能量A2：，（N·m）……（8）式中，P0：产品额额定SF6气压，（Mpa）S：气缸截面，（mm2）l0：压气行程，（mm）图2压气缸压

5、力特性设计（3）分、合闸时触头系统及动密封件摩擦消耗功A3：主触头摩擦力Pf1，对应超行程lc1；中间触头摩擦力Pf2，对应全行程l0；弧触头摩擦力Pf3，对应超行程lc2；转动密封件摩擦力（归算导绝缘操作杆下端后）为Pf4a=150N（经验数据），有些产品采用直动密封件，摩擦力较大（直动密封设置在绝缘操作杆下方）为：Pf4b=400N（经验数据），轴密封件摩擦力Pf4a（或Pf4b）对应的行程为l0：，（N·m）……（9）式中，各种力的单位：N各种行程的单位：m（4）分闸时油缓充器吸收的能量A4：缓冲器工作时，油缸

6、中的油经排油孔高速排泄，形成较强的油流阻尼，将消耗一部分操作功，计算较复杂，工程设计快速计算时，常用经验数据（分闸功的12%左右）来处理：A4=0.12Af，（N·m）……………………（10）式中，Af为分闸功，（N·m）（5）合闸加速能量A5：，（N·m）……………………（11）式中，M为等效质量，（kg）Vh为平均合闸速度，（m/s）（6）合闸缓冲器吸收能量A6，常用经验折算式估算：，（N·m）……………………（12）（7）分闸功Af计算：，（N·m）……………………（13）式中，A4=0.12Af，传动效率（考

7、虑分闸弹簧、机构传动件能耗和开关传动件的能耗）（8）合闸功Ah计算：，（N·m）……………………（14）式中，（9）弹簧机构应提供的分闸弹簧功为ATf≥Af，机构应提供的合闸弹簧功为ATh：，（N·m）……………………（15）式中，，机构传动效率，它考虑了合（分）弹簧释放（贮能）能量时弹簧自身要消耗的能量，hiatus考虑了合闸弹簧力通过凸轮传递时摩擦消耗的能量。损耗多，因此传动效率较低，常取0.75.链条传动机构可取。，开关传动装置的能耗，开关传动装置通常很简单，因此传动效率较高。（10）分（合）闸弹簧操作功及操作

8、力设计a)分闸弹簧设计，弹簧力释放行程lTf为已知（单位：m），预压（拉）力为PTf1，终压（拉）力为PTf2，,（N·m）……………………（16）式中，PTf1=（0.4～0.6）PTf2，（N）；根据Vf值及关合可靠性要求取PTf1值。为满足Vf要求，通常希望PTf2取值大一些，PTf1取值小一些；为保持机构关合可靠（合到底），由希望PTf