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弹簧操动机构用侧切式阶梯型缓冲器数值模拟

2021-08-20郭良超奚延辉

科学技术与工程 2021年21期

刘 宇,郭良超,万 堃,奚延辉*,杨 珂

(1.平高集团有限公司,平顶山 467001;2.西安交通大学机械工程学院,西安 710049)

弹簧操动机构易满足动力配合要求、维护方便,是高压断路器中最常见且使用最广的操动机构之一[1]。作为用于断路器分合的动态系统[2],弹簧操动机构直接决定着断路器的可靠性。操动机构将力传递给动触头,通过动静触头的合闸和分闸操作完成电路接通与断开[3],为了在分闸过程中减轻机构中运动部件的冲击,减少触头的弹跳,弹簧操动机构中往往还需要安装缓冲器以吸收运动部件的剩余动能。若缓冲器设计不合理,造成过缓冲或者缓冲不充分的现象,会严重影响弹簧操动机构的稳定性和使用寿命[4]。因此,缓冲器的设计优劣直接关乎弹簧操动机构机械特性的好坏。

中外学者对缓冲器做了大量研究。Skrickij等[5]研究了空化效应对单管缓冲器性能的影响,并建立了考虑流体可压缩性和空化现象的单管缓冲器的数学模型;Arconada等[6]建立了被动式双管液压缓冲器的非线性动力学模型,并对力-运动动力学行为进行了数值实验关联,验证了模型的正确性; 方永寿等[7]考虑了缓冲器压差随缝隙宽度、油液动力黏度以及缝隙偏心率的变化规律,推导了球面偏心环形缝隙节流的解析式;冯蕴雯等[8]讨论了不同充气压力和投放高度等关键参数对缓冲器动态性能的影响,总结了缓冲器功量、最大行程及最大轴向力随相关参数的变化规律。但现有文献对弹簧操动机构用缓冲器的研究相对较少,并且对于阶梯型缓冲器的研究往往都是针对周切式阶梯型缓冲器[9-10],对侧切式阶梯型缓冲器的研究还未见报道。……

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