一种提高灭弧室波纹管疲劳寿命的设计方法技术

本发明专利技术提供一种提高灭弧室波纹管寿命的设计方法，其具体操作包括：设计不同波形角的波纹管CAD模型，将波纹管的波峰与波谷处的圆弧半径设计为相同结构，导入有限元软件Workbench中进行数值计算；按照软件中设计的波纹管结构制备成型模具，制备具有不同波形角的波纹管；测试波纹管寿命。本发明专利技术提供个的方法通过改变波形角的大小，波纹管的寿命得到明显改善；且通过对波纹管CAD模型导入有限元软件Workbench中进行数值计算，对设计的不同波形角的波纹管寿命进行分析，减少了不必要的模具制备与资源浪费。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于弹性敏感元件设计
，涉及。
技术介绍
真空灭弧室是中高压电力开关的核心部件，主要应用于电力的输配电控制系统，还应用于冶金、矿山、石油、化工、铁路、广播、通讯、工业高频加热等配电系统。波纹管是真空灭弧室的核心元件，是真空灭弧室借助实现触头相对运动又具有密封作用的重要配件，主要负担保证电极在一定范围内运动和长期保持真空的功能，并保证真空灭弧室具有很高的机械寿命。当波纹管破坏泄漏时，真空灭弧室随之失效，因此真空灭弧室的寿命主要取决于波纹管的寿命。目前国产中高压真空灭弧室，能保证2万次的开关寿命，而2万次以上寿命的中高压灭弧室市场，是由西门子、阿海珐、东芝等跨国公司占有，其高寿命波纹管则全部从国外输入。真空灭弧室的机械寿命之所以难提高主要是受波纹管的寿命限制，当前国内灭弧室波纹管的成型方法主要是液压成型，波纹管的波纹型面主要以U形为主，所以成型后的波纹管在波峰、波谷的壁厚相差较大。这是造成波纹管疲劳寿命较低的主要原因之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:目前所使用的波纹管寿命较低，结果导致国产的真空灭弧室寿命较低。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是:提供一种提高灭弧室波纹管疲劳寿命的方法，其主要内容是:通过改变波纹管的波形角以改变波纹管的波纹型面为S形，同时将波纹管的波峰与波谷处的圆弧半径设计为相同结构。具体操作过程如下: (1)设计不同波形角的波纹管CAD模型，将波纹管的波峰与波谷处的圆弧半径设计为相同结构，导入有限元软件Workbench中进行数值计算； (2)按照软件中设计的波形管结构制备成型模具，制备具有不同波形角的波纹管； (3)测试波纹管寿命。根据测试的实验效果及综合考虑成型模具的制备过程，本专利技术选择所设计波形角的范围为0°?10°，优选波形角的设计范围为3°?5°。本专利技术的有益效果是:通过改变波形角的大小，使波纹管形面为S形，使得波纹管的寿命得到明显改善;且通过对波纹管CAD模型导入有限元软件Workbench中进行数值计算，对设计的不同波形角的波纹管寿命进行分析，减少了不必要的模型制备与资源浪费。【附图说明】图1为波纹管结构示意图；图2为不同波形角的波纹管疲劳寿命的有限元分析结果。【具体实施方式】本专利技术提供一种提高灭弧室波纹管寿命的方法，所制备的波纹管结构如图1所示，通过改变波纹管的波形角以改变波纹管的波纹型面为S形，具体内容如以下实施例所示。实施例1 如图1所示，按照提供的提高灭弧室波纹管寿命的方法，制备波形角为3°的波纹管，具体操作步骤如下: (1)设计波形角3°的波纹管CAD模型，将波纹管的波峰与波谷处的圆弧半径设计为相同结构，导入有限元软件Workbench中进行数值计算，与波形角为0°的波纹管的疲劳寿命相比，其寿命增加了 56.1%，如图2所示； (2)制备波形角为3°的成型模具，制备波纹管； (3)测试出的波纹管寿命，与U形波纹管的疲劳寿命相比，其寿命增加了47.6%。实施例2 如图1所示，按照提供的提高灭弧室波纹管寿命的方法，制备波形角为5°的波纹管，具体操作步骤如下: (1)设计波形角5°的波纹管CAD模型，将波纹管的波峰与波谷处的圆弧半径设计为相同结构，导入有限元软件Workbench中进行数值计算，与波形角为0°的波纹管的疲劳寿命相比，其寿命增加了 64%，如图2所示； (2)制备波形角为5°的成型模具，制备波纹管； (3)测试出的波纹管寿命，与U形波纹管的疲劳寿命相比，其寿命增加了58.9%。根据图2中所给出的不同波形角的波纹管疲劳寿命的有限元分析结果，可以看出，随着所设计波形角的增大，波纹管的疲劳寿命随之增长;但与此同时，波纹管成型模具制备的困难也随之增大，因此并不考虑波形角过大的成型模具的制备。本专利技术提供的方法通过改变波形角的大小，波纹管的寿命得到明显改善;且通过对波纹管CAD模型导入有限元软件Workbench中进行数值计算，对设计的不同波形角的波纹管寿命进行分析，减少了不必要的模具制备与资源浪费。【主权项】1.一种提高灭弧室波纹管寿命的设计方法，其特征在于:具体操作步骤如下: (1)设计不同波形角的波纹管CAD模型，将波纹管的波峰与波谷处的圆弧半径设计为相同结构，导入有限元软件Workbench中进行数值计算； (2)按照软件中设计的波纹管结构制备成型模具，制备具有不同波形角的波纹管； (3)测试波纹管寿命； 所述波纹管的波形角涉及范围为:0°?10°。2.根据权利要求1所述的一种提高灭弧室波纹管寿命的方法，其特征在于，所设计波纹管的波形角的范围是:3°?5°。【专利摘要】本专利技术提供一种提高灭弧室波纹管寿命的设计方法，其具体操作包括：设计不同波形角的波纹管CAD模型，将波纹管的波峰与波谷处的圆弧半径设计为相同结构，导入有限元软件Workbench中进行数值计算；按照软件中设计的波纹管结构制备成型模具，制备具有不同波形角的波纹管；测试波纹管寿命。本专利技术提供个的方法通过改变波形角的大小，波纹管的寿命得到明显改善；且通过对波纹管CAD模型导入有限元软件Workbench中进行数值计算，对设计的不同波形角的波纹管寿命进行分析，减少了不必要的模具制备与资源浪费。【IPC分类】H01H33/664, H01H11/00, G06F17/50【公开号】CN105551857【申请号】CN201610023369【专利技术人】杨美玲, 吉慧琴, 董小军 【申请人】太原太航科技有限公司【公开日】2016年5月4日【申请日】2016年1月15日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高灭弧室波纹管寿命的设计方法，其特征在于：具体操作步骤如下：（1）设计不同波形角的波纹管CAD模型，将波纹管的波峰与波谷处的圆弧半径设计为相同结构，导入有限元软件Workbench中进行数值计算；（2）按照软件中设计的波纹管结构制备成型模具，制备具有不同波形角的波纹管；（3）测试波纹管寿命；所述波纹管的波形角涉及范围为：0°～10°。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨美玲，吉慧琴，董小军，
申请(专利权)人：太原太航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14