負(fù)荷開關(guān)電動(dòng)機(jī)操作機(jī)構(gòu)的手動(dòng)脫開結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化修改作者后

1、負(fù)荷開關(guān)電動(dòng)機(jī)操作機(jī)構(gòu)的手動(dòng)脫開結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化The Design and Optimize of the Off-handwork Structure for Motor Operating Mechanism of the Burthen Switch【摘 要】電動(dòng)機(jī)操作機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷開關(guān)的“合” 、“分” 、“接地”三工位動(dòng)作。原有的負(fù)荷開關(guān)電動(dòng)機(jī)操作機(jī)構(gòu)存在著手動(dòng)操作費(fèi)力、傳動(dòng)不能準(zhǔn)確到位等問題。本文設(shè)計(jì)出一種手動(dòng)脫開機(jī)構(gòu)，對(duì)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化。在電動(dòng)位置，負(fù)荷開關(guān)機(jī)構(gòu)的扭矩為140-160N.m，電動(dòng)機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)扭矩為110150N.m范圍內(nèi)時(shí)，通電試驗(yàn)合閘和分閘多次，每次

2、傳動(dòng)都能到位且手動(dòng)脫開自如；搬動(dòng)手柄軸調(diào)至手動(dòng)位置時(shí)，力量要適中。優(yōu)化后的新型機(jī)構(gòu)手動(dòng)操作簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠,已得到廣泛的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞: 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 優(yōu)化；操作機(jī)構(gòu); 電動(dòng)機(jī); 手動(dòng)機(jī)構(gòu)【Abstract】 The actions of three work position for the burthen switch could be carried out through the motor operating mechanism. The old motor operating device had some disadvantage. It need great effort when

3、 operate with hand; its drive action couldnt get to the exact position. An off-handwork structure was designed in this paper which could solve the former problem. The structure and performance were improved and optimized. The new mechanism could realize the right action at the dynamoelectric positio

4、n. The operate force was moderate at the handwork position. The new device has some advantages, such as higher reliability, higher stability, convenience of operation, and so on. This product has been used widely.Key words： structure design; optimize; operating mechanism; motor; manual device中圖分類號(hào)：&

5、#160;TM56 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A1 引言電動(dòng)機(jī)操作機(jī)構(gòu)是美式環(huán)網(wǎng)柜中負(fù)荷開關(guān)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過該機(jī)構(gòu)可以對(duì)負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行電動(dòng)和手動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷開關(guān)的“合” 、“分” 、“接地”等功能。目前現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)較多的問題就是電動(dòng)操作傳動(dòng)不靈活，分、合閘過程容易出現(xiàn)不到位的情況；手動(dòng)操作費(fèi)力，給電力系統(tǒng)帶來了很大的隱患。因此，對(duì)于操動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、高可靠和小型化研究已成為電力方面發(fā)展的熱點(diǎn)1。但操動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型多，結(jié)構(gòu)差異大2-5，在設(shè)計(jì)操動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，必須注意其動(dòng)作的可靠性，而且需要結(jié)合制造和維修方面的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行研制與改進(jìn)。基于發(fā)展的需要和用戶的需求，本文對(duì)原有的操動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)和研制，取得了很好的效

6、果。2 原操動(dòng)機(jī)構(gòu)原理及存在缺點(diǎn)操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作如圖1所示。當(dāng)該機(jī)構(gòu)電動(dòng)操作時(shí)，電機(jī)通電，帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于大齒輪通過平鍵與傳動(dòng)軸相連，所以傳動(dòng)軸隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，與之相連的連接套也轉(zhuǎn)動(dòng)，負(fù)荷開關(guān)實(shí)現(xiàn)“合”、“分”、“接地”等操作。圖1 原操動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖手動(dòng)操作時(shí)，用操作桿轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)軸六角套，通過傳動(dòng)軸，連接套傳遞扭矩來實(shí)現(xiàn)負(fù)荷開關(guān)的“合”、“分”、“接地”等操作。由于大齒輪與傳動(dòng)軸通過平鍵連接，傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)必然引起大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，則大齒輪帶動(dòng)小齒輪，小齒輪再帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)里的減速機(jī)構(gòu)，該減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比很大，需較大的扭矩才能驅(qū)動(dòng)，所以該操作機(jī)構(gòu)在手動(dòng)操作時(shí)存在以下問題：（1） 需要的操

7、作扭矩較大，超過規(guī)定的扭矩110150N.m范圍；并且操作人員對(duì)負(fù)荷開關(guān)的彈簧力沒有直接而真實(shí)的感受。（2） 操作中途停止時(shí)，負(fù)荷開關(guān)中的彈簧回彈力不足以克服電動(dòng)機(jī)減速機(jī)構(gòu)的阻力，則傳動(dòng)軸不能回位，傳動(dòng)軸上指示“合”、“分”、“接地”等狀態(tài)的指針處于中間位置，造成識(shí)別困難，容易造成事故。3操動(dòng)機(jī)構(gòu)改進(jìn)與研制為了克服上述弊端，對(duì)原來的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)一套手動(dòng)脫開機(jī)構(gòu)，該設(shè)計(jì)考慮到有利于對(duì)原操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造，降低成本，是在箱體結(jié)構(gòu)尺寸不變的條件下進(jìn)行的，充分利用箱體的原有空間，通過增加手柄組件，撥叉組件，牙嵌組件，回位彈簧組件等來實(shí)現(xiàn)功能要求。圖2 改進(jìn)后操動(dòng)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)位置圖該結(jié)構(gòu)的大齒輪經(jīng)重新

8、設(shè)計(jì)（如圖2所示），與傳動(dòng)軸沒有鍵連接，松套在傳動(dòng)軸上，為防止大齒輪軸向移動(dòng)，在傳動(dòng)軸上安裝有軸向擋圈。為了增加牙嵌的活動(dòng)空間，去掉大齒輪的凸臺(tái)，厚度減少10mm（實(shí)踐證明：厚度的減少并未影響大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性），與之相對(duì)的前軸套厚度減少2mm。大齒輪的端面上有兩軸銷2可以與牙嵌槽配合，傳遞扭矩。而牙嵌內(nèi)孔有兩對(duì)稱的通槽，與傳動(dòng)軸上軸銷3相配合，使壓嵌可以沿傳動(dòng)軸的軸向滑動(dòng)，并且牙嵌的轉(zhuǎn)動(dòng)也可以通過軸銷3帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。撥叉通過銷軸1與撥叉座連接，使撥叉可繞銷軸1擺動(dòng)，手柄軸穿過撥叉臂上的長(zhǎng)槽孔，手柄軸上的臺(tái)階面及被螺母固定的軸套1用來限制撥叉與手柄軸的相對(duì)位置。當(dāng)負(fù)荷開關(guān)需要手動(dòng)操作時(shí)，用操

9、作桿轉(zhuǎn)動(dòng)手柄軸六角套到“手動(dòng)”位置（如圖3所示），與之焊接在一起的手柄板在導(dǎo)程套的導(dǎo)程上轉(zhuǎn)動(dòng)，迫使手柄軸向右移動(dòng)，固定在手柄軸上的軸套1推動(dòng)撥叉向右擺動(dòng)，使牙嵌上的凹槽與大齒輪端面上的軸銷2脫開。此時(shí)傳動(dòng)軸與電機(jī)的連接已經(jīng)脫開，再用操作桿轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)軸六角套，動(dòng)力通過傳動(dòng)軸直接傳遞到負(fù)荷開關(guān)。圖3 改進(jìn)后操動(dòng)機(jī)構(gòu)的手動(dòng)位置圖當(dāng)負(fù)荷開關(guān)需要電動(dòng)操作時(shí)，用操作桿轉(zhuǎn)動(dòng)手柄軸六角套到“電動(dòng)”位置（如圖2所示），手柄板在導(dǎo)程套的導(dǎo)程上轉(zhuǎn)動(dòng)，并在回位彈簧的作用下迫使手柄軸向左移動(dòng)，手柄軸上的臺(tái)階推動(dòng)撥叉向左擺動(dòng)，撥叉則撥動(dòng)牙嵌沿傳動(dòng)軸向左滑動(dòng)，直至牙嵌端面與大齒輪上的軸銷接觸，但還未咬合。此時(shí)給電機(jī)通電，小齒

10、輪帶動(dòng)大齒輪繞傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)大齒輪上的軸銷轉(zhuǎn)到牙嵌上的凹槽位置時(shí)，牙嵌在彈簧力的作用下繼續(xù)向左滑動(dòng)，使軸銷進(jìn)入凹槽，實(shí)現(xiàn)牙嵌與大齒輪的嚙合。這樣，電機(jī)的動(dòng)力通過小齒輪、大齒輪、牙嵌、傳動(dòng)軸、連接套等零件傳遞負(fù)荷開關(guān)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷開關(guān)的“合”、“分” 、“接地”等操作。該手動(dòng)脫開機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：（1） 首先要保證該機(jī)構(gòu)的外形及安裝尺寸不變，因?yàn)橐獙?duì)已完成箱體焊接加工的近千臺(tái)成品和半成品進(jìn)行改造，保持其外形及安裝尺寸的不變，可以節(jié)省相當(dāng)可觀的成本。為此，必須充分利用原箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的多余空間，把手動(dòng)脫開機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的盡可能精巧、簡(jiǎn)潔、可靠。（2） 為了使電動(dòng)機(jī)構(gòu)的手動(dòng)操作既簡(jiǎn)單又可靠，我將控制電動(dòng)與

11、手動(dòng)轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)式，與傳動(dòng)軸的操作方式相同；其操作帽即手柄軸六角套，與傳動(dòng)軸六角套的外形尺寸一致。這樣，用一把操作手柄就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該機(jī)構(gòu)的全部操作。（3） 撥叉座是通過在箱體側(cè)壁上開的一個(gè)十字形缺口，從箱體外面安裝的，該設(shè)計(jì)適當(dāng)增加了撥叉組件在長(zhǎng)度方向上的利用空間，有利于其功能的可靠實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也方便機(jī)構(gòu)的安裝調(diào)試。（4） 軸銷2的工作部分設(shè)計(jì)成圓錐角為14°的圓臺(tái)，與之對(duì)應(yīng)的牙嵌缺口上也是單邊為7°的斜面，該設(shè)計(jì)有利于大齒輪與牙嵌的順利脫離，同時(shí)也能保證大齒輪與牙嵌的可靠嚙合。4 試驗(yàn)驗(yàn)收該機(jī)構(gòu)在試驗(yàn)臺(tái)上驗(yàn)收，到臨近合閘或臨近分閘位置時(shí)停電，手動(dòng)脫開裝置能自如脫開。

12、測(cè)試負(fù)荷開關(guān)機(jī)構(gòu)的扭矩在140160N.m之間，操作機(jī)構(gòu)扭矩在110150N.m范圍內(nèi)，通電試驗(yàn)合閘和分閘各20次，每次都能到位且手動(dòng)脫開自如。通電試驗(yàn)接近合閘或分閘位置時(shí)，迅速斷電，手動(dòng)脫開自如，指針回位手動(dòng)部分：在最大儲(chǔ)能時(shí)搬動(dòng)手柄軸，牙嵌輕松脫開，保證開關(guān)復(fù)位。5 結(jié)論電動(dòng)機(jī)操作機(jī)構(gòu)經(jīng)過改進(jìn)之后，有效地解決了原結(jié)構(gòu)的弊端，而且外型及幾何尺寸沒有變化，不影響對(duì)機(jī)構(gòu)更換安裝，手動(dòng)操作簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠,已得到廣泛的應(yīng)用?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1苑舜. 高壓斷路器彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)M.北京,機(jī)械工業(yè)出版社,2001.8:35-38.2周麗麗,方春恩等. 真空斷路器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性仿真及實(shí)驗(yàn)J.低壓電器,2008,(