本专利涉及一种基于动触头合闸运动特性的真空断路器弹簧操动机构配用的凸轮的设计方法。本发明专利技术旨在通过设定的真空断路器合闸行程曲线就能方便地得到真空断路器弹簧操动机构的凸轮轮廓，使设计出的凸轮其输出力矩特性不仅与负载力矩特性相匹配，而且能够达到预先设定好的合闸行程曲线要求。与传统设计手段相比，还大大提高了设计的效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于高压真空断路器合闸的机械传动装置，特别涉及与U6kV真空断路器速度特性以及负载特性相匹配的弹簧操动机构配用的凸轮机构的设计方法。
技术介绍
弹簧操动机构是真空断路器中应用最广泛的一种操动机构，具有操作电源容量小，可采用交、直流两种电源，成本低等优点。弹簧操动机构是依据释放弹簧储能的能量使断路器闭合的。弹簧释放能量时，总是一开始出力大，以后出力逐渐减小，这与真空断路器的负载反力特性正好相反。为了使其与真空断路器的反力特性匹配，通常要通过凸轮和连杆的转换。经过凸轮轮廓曲线的合理设计和连杆的适当配置，弹簧操动机构的出力也能与真空断路器的反力较好的匹配。在凸轮连杆机构中，连杆结构起传递运动的作用，而凸轮结构决定了输出力特性的改变。弹簧操动机构是否能与真空断路器负载很好的匹配，关键在于凸轮机构的合理设计。凸轮机构决定了输出力特性的改变，其运动规律的变化对输出力特性与合闸速度影响很大。以往的凸轮设计大多依靠经验，参照同类产品中已有的凸轮轮廓线，找出运动规律，并通过试验检验其是否满足设计要求。上述方法的整个设计过程是被动的，一般只能保证开关行程的要求，而输出力和运动特性要通过多次试验方能确定。因此设计周期长、成本高。本专利技术旨在通过设定的真空断路器合闸行程曲线就能方便地得到真空断路器弹簧操动机构的凸轮轮廓，使凸轮的输出力矩特性不仅与负载力矩特性相匹配，而且能够达到预先设定好的合闸行程曲线要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种高电压真空断路器弹簧操动机构配用的凸轮的设计方法，设计目标是使得操动机构经过凸轮的传动后，动触头的合闸动作曲线符合理想的目标行程曲线。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的计算步骤1)计算输出力特性曲线根据断路器对操动机构合闸功能的要求，其输出力必须满足以下条件首先，起始合闸力应大于运动系统的起始阻力；其次，输出功必须大于开关所需的合闸功；再次，具有合适的输出力特性，以获得最佳合闸速度特性。输出力矩特性曲线与负载特性曲线的差值为作用在触头上的驱动功率。而两条曲线之间所包括的面积，则为作用在触头上的动能。对两条曲线进行积分，计算出某角度之前机构所具有的动能，在根据动能公式『=‘《一(1)，计算出此时机构归化到动触头导杆上的质量，便可以计算出此时机构的合闸速度V。本方法可采用VC++编程，逐点对输出力矩曲线进行计算。先根据行程曲线和运动学方程，计算出某时刻t对应的机构合闸速度ν和此时机构的主轴转角Azz，再根据负载特性曲线，查找对应的负载力矩Tfz，并以此值作为计算驱动力矩的初值，每一步计算都在此值上叠加一较小增量dT，积分得到此时对应动能，再代入此时归化到触头导杆上的质量，计算出此时的速度，与开始由行程曲线计算出的合闸速度ν进行比较。如此迭代，直到根据动能计算出的合闸速度与根据行程曲线计算出的合闸速度相等，迭代结束。按照这个方法，逐点对驱动力矩曲线进行计算。这里应该注意的是，在每一次计算的过程中，归化后的质量m都是不同的，这是因为质量归化的过程中需要用到凸轮机构的传动比，而不同的驱动力矩的值对应的传动比是不同的，因此，在每一步计算的过程中，都要对传动比进行重新计算。2)凸轮实际廓线的计算采用按输出力特性设计的方法，对凸轮廓线进行计算。按输出力特性设计机构的实质就是使其在任一瞬间的传动比等于机构的输出力(矩)与输入力(矩)的比值。当连杆机构的尺寸和位置确定后，凸轮机构从动件转角识即为连杆机构的输入角，动触头位移s 可以看作是关于的函数一=彳妁(1)。合闸弹簧输出力矩Md为凸轮转角θ的函数Md =Μ( θ )；而机构要求的输出力可以看作动触头位移s的函数F = F(s)0则权利要求1.基于动触头合闸运动特性的真空断路器弹簧操动机构配用的凸轮的设计方法，其特征在于1)输入动触头的目标行程曲线以及现有机构的负载力矩曲线，根据能量守恒定律，计算出凸轮机构的驱动力矩曲线；2)依据步骤1)中计算出的驱动力矩曲线，采用按输出力矩特性与负载力矩特性相匹配的设计方法，得出凸轮轮廓线。2.根据权利要求1所述的基于动触头合闸运动特性的真空断路器弹簧操动机构配用的凸轮的设计方法，其特征在于计算出的凸轮机构驱动力矩曲线与负载力矩曲线的差值为作用在触头上的驱动功率， 两条曲线之间所包括的面积，则为作用在触头上的动能；根据动能公式F = 2，计算出此时机构归化到动触头导杆上的质量，计算出此时机构的合闸速度ν ；此速度ν与动触头目标行程曲线相吻合。3.根据权利要求2所述的基于动触头合闸运动特性的真空断路器弹簧操动机构配用的凸轮的设计方法，其特征在于所述机构归化到动触头导杆上的质量m是一个随着凸轮转角变化的变量，质量m与凸轮机构的传动比相关；在每一步的计算过程中，都要对凸轮连杆机构的传动比进行重新计笪弁。4.根据权利要求1所述的基于动触头合闸运动特性的真空断路器弹簧操动机构配用的凸轮的设计方法，其特征在于所述凸轮实际轮廓线的计算可采用编程而成，输入驱动力矩曲线，输出凸轮实际廓线。全文摘要本专利涉及一种基于动触头合闸运动特性的真空断路器弹簧操动机构配用的凸轮的设计方法。本专利技术旨在通过设定的真空断路器合闸行程曲线就能方便地得到真空断路器弹簧操动机构的凸轮轮廓，使设计出的凸轮其输出力矩特性不仅与负载力矩特性相匹配，而且能够达到预先设定好的合闸行程曲线要求。与传统设计手段相比，还大大提高了设计的效率。文档编号H01H3/42GK102446654SQ201110454748公开日2012年5月9日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日专利技术者余砾, 刘志远, 李倩, 王建华, 耿英三 申请人:西安交通大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：耿英三，王建华，余砾，刘志远，李倩，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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