利用波的轴向非直线传播减弱操动机构振动的结构及方法技术

本发明专利技术公开一种利用波的轴向非直线传播减弱操动机构振动的结构及方法，采用阻尼材料制成的具有轴向曲折结构的轴对称连接件，其作用是减弱断路器操动机构动作所产生振动的影响和振动能量的传播；通过在操动机构中振动波传播路径上的某些位置添加阻尼材料制成的具有轴向曲折结构的轴对称连接件来改变振动波的传播路径，使得在其中传播的振动波同时具有沿轴向和径向传播的路径。该曲折结构还通过增加振动波的折、反射来进一步削弱振动强度、吸收振动能量。并且，阻尼材料与轴对称连接件曲折结构的组合使用，延长了振动波的传播路径，使得阻尼材料对振动波能量的消耗进一步增强。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种，采用阻尼材料制成的具有轴向曲折结构的轴对称连接件，其作用是减弱断路器操动机构动作所产生振动的影响和振动能量的传播；通过在操动机构中振动波传播路径上的某些位置添加阻尼材料制成的具有轴向曲折结构的轴对称连接件来改变振动波的传播路径，使得在其中传播的振动波同时具有沿轴向和径向传播的路径。该曲折结构还通过增加振动波的折、反射来进一步削弱振动强度、吸收振动能量。并且，阻尼材料与轴对称连接件曲折结构的组合使用，延长了振动波的传播路径，使得阻尼材料对振动波能量的消耗进一步增强。【专利说明】
本专利技术属于输变电设备
，具体涉及一种减弱断路器操动机构振动的结构 及方法。
技术介绍
断路器是电力系统中极其重要的控制设备，其被广泛应用于开合正常状态下的工 作电流和故障状态下的过载、短路电流等。断路器能否按照系统要求及时、准确的实现开合 操作，对于电力系统的安全、稳定运行具有至关重要的作用。断路器的开合操作通常是由特 定的操动机构带动主导电回路中的动触头动作来实现的，操动机构由储能单元、控制单元 和传动单元等组成，常见的操动机构主要有弹簧机构、气动机构和液压机构等。 操动机构动作的目的是将储能单元储存的能量通过传动单元传递给动触头以实 现开合。但是，在其动作过程中，除了带动动触头动作以实现开合，相当一部分能量被消耗 在动静触头等断路器本体、操动机构和断路器支座等部件的振动上，并通过断路器及操动 机构的支座传导损失掉。这种断路器本体、操动机构及其支座的剧烈振动常常会导致断路 器开断性能和寿命的劣化，其影响主要表现为：1)上述振动可能引起断路器动静触头间产 生轴向或径向的高频振动，加剧触头材料的磨损，这将进一步导致断路器寿命的降低；2) 上述振动可能导致断路器环氧绝缘零件的机械强度降低，引起绝缘拉杆中高分子材料等部 件的疲劳甚至断裂，导致断路器不能按照系统要求实现开合；3)上述振动可能导致断路器 灭弧室内部、操动机构本体及机构箱内部、操动机构箱与断路器本体之间等不同位置处紧 固件的松动，而上述位置处的紧固件松动极有可能引起断路器失效；4)上述振动也可能引 起操作机构箱内二次零部件寿命下降及控制连接线的松动和误动作等，从而造成断路器无 法正常工作。上述问题都给断路器的正常使用埋下了安全隐患。因此，在保证断路器及时、 准确动作的前提下，采取合理的措施减弱操动机构动作所产生振动的影响以及振动能量 的传播过程，有利于提高断路器的开断性能以及延长其寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供利用波的轴向非直线传播减弱操动机构振动的结构及方 法，以减弱断路器操动机构动作所产生振动的影响和振动能量传播过程。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案： 利用波的轴向非直线传播减弱操动机构振动的结构，包括横梁、方板、连接件、传 动杆、开关支柱、操动机构储能单元和缓冲连接件；横梁固定在开关支柱上；方板固定在横 梁上；由操动机构储能单元驱动的传动杆穿过横梁和方板；操动机构储能单元与方板之间 通过相互连接的连接件和缓冲连接件连接；所述缓冲连接件由阻尼材料制成，具有轴向曲 折结构。 优选的，缓冲连接件为轴对称结构，其由三部分组成：第一环、第二环、第一环与第 二环的连接部分；第一环固定连接连接件；第二环固定连接方板；第一环、第二环和连接部 分同轴，中心均设有供传动杆运动通过的通孔。 优选的，第一环、第二环和连接部分为一体式结构。 优选的，连接部分为筒状结构或由若干中心对称的柱形结构组成。 优选的，第一环上中心对称设置4、6或8个孔；第二环上中心对称设置有与第一环 上数量相等的孔；第一环通过螺栓穿过其上开设的孔与圆筒状连接件固定连接；第二环通 过螺栓穿过其上开设的孔与方板固定连接。 优选的，第一环上的孔包括中心对称的第一孔和第二孔，第二环上的孔包括中心 对称的第三孔和第四孔；第一环的宽度为r，第二环的宽度为R，R > r ;第一孔到第一环内 壁的宽度为rl,第三孔到第二环内壁的宽度为R1 ;连接部分为圆筒状，其壁厚为s,高度为 h ;其中， R 3 3 R - r r r 「00121 -< r < /?, Rl = -Ry rl = -r, 0<-<1，一 <s<-〇 L J 2 4 4 h 3 2 利用波的轴向非直线传播减弱操动机构振动的方法，在断路器操动机构中振动波 传播路径上添加阻尼材料制成的具有轴向曲折结构的轴对称缓冲连接件，改变振动波的轴 向传播路径，使得操动机构动作过程中产生的振动波既有沿轴向传播的路径，又有沿径向 传播的路径，增加了振动波沿其径向传播的路径，以减弱断路器操动机构动作所产生振动 的影响和振动能量传播过程。 优选的，所述阻尼材料为铝合金材料、铜合金材料、碳材料或有机材料。 优选的，当振动波在缓冲连接件及其相邻部件间传播时，其进行折射、反射的同时 使得振动能量的幅值降低、振动能谱的有效频率范围收窄。 本专利技术的特征在于： 1、提出了通过增加振动波的轴向非直线传播路径来增强其振动能量损耗、减弱断 路器操动机构动作所产生振动影响的方法。相对于振动波单纯沿操动机构的轴向传播而 言，增加了其沿操动机构径向传播的路径，其作用在于： 1)当振动波沿轴对称连接件径向传播时，增加了其以横波形式传播的途径，增强 了其振动能量损耗，减弱了断路器操动机构动作所产生振动的影响。在目前常见的操动机 构中（如图1所示），振动波主要是沿着操动机构本体及其与动触头连接的传动件等部件 的轴向以纵波的形式传播。为了进一步减弱振动波的能量并削弱其振动能量的传播过程， 在本专利技术中设计了具有轴向曲折结构的合金材料阻尼连接件，在其结构中增加了振动波以 横波形式沿径向传播的途径，这样振动波在阻尼材料连接件中传播时的能量损耗也相应增 强，达到减弱振动强度的目的。 2)利用振动波的折、反射来削弱振动强度、减小振动能谱的有效频率范围、减弱断 路器操动机构动作所产生振动的影响。通过在断路器操动机构中振动波的传播路径上添加 阻尼材料制成的具有轴向曲折结构的连接件，在该阻尼材料连接件和与其连接的操动机 构其他部件的分界面处，振动波会发生折射，其作用在于：一方面，振动波在折射过程中会 消耗掉一部分振动能量，减弱振动的强度和影响；另一方面，振动波的折射过程使得振动能 谱的有效频率范围减小、幅值降低，振动能谱的这种变化更有利于减弱振动的影响。同时， 在该具有轴向曲折结构的轴对称连接件中波的传播路径发生转折的位置，振动波易于发生 多次往复式反射，这等同于增加了波在该连接件内部的传播路径，增强了阻尼材料对振动 能量的消耗。由此可见，通过合理设计该阻尼材料连接件的曲折结构，尽可能增加振动波的 折反射过程、消耗振动波的能量并改善其能谱分布，亦可减弱操动机构振动的影响。 2、提出了采用阻尼材料（典型的如铝合金材料、铜合金材料、碳材料和有机材料 等）来制造该具有曲折结构的轴对称连接件，而非通常所见的钢材。采用阻尼材料来制造 该具有曲折结构的连接件，具有如下作用： 1)当振动波在其中传播时，因为振动波在材料内部传播时引本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用波的轴向非直线传播减弱操动机构振动的结构，其特征在于，包括横梁(1)、方板(2)、连接件(3)、传动杆(4)、开关支柱(5)、操动机构储能单元(6)和缓冲连接件(7)；横梁(1)固定在开关支柱(5)上；方板(2)固定在横梁(1)上；由操动机构储能单元(6)驱动的传动杆(4)穿过横梁(1)和方板(2)；操动机构储能单元(6)与方板(2)之间通过相互连接的连接件(3)和缓冲连接件(7)连接；所述缓冲连接件(7)由阻尼材料制成，具有轴向曲折结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨韧，修士新，杨鼎革，汪金星，齐卫东，薛军，菅永峰，詹世强，杨博，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网陕西省电力公司电力科学研究院，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11