利用波的徑向非直線傳播減弱操動(dòng)機(jī)構(gòu)振動(dòng)的結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】利用波的徑向非直線傳播減弱操動(dòng)機(jī)構(gòu)振動(dòng)的結(jié)構(gòu) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于輸變電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種減弱斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)振動(dòng)的 結(jié)構(gòu)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 斷路器是電力系統(tǒng)中極其重要的控制設(shè)備，其被廣泛應(yīng)用于開合正常狀態(tài)下的工 作電流和故障狀態(tài)下的過載、短路電流等。斷路器能否按照系統(tǒng)要求及時(shí)、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)開合 操作，對(duì)于電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用。斷路器的開合操作通常是由特 定的操動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主導(dǎo)電回路中的動(dòng)觸頭動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)的，操動(dòng)機(jī)構(gòu)由儲(chǔ)能單元、控制單元 和傳動(dòng)單元等組成，常見的操動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有彈黃機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)等。
[0003] 操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的目的是將儲(chǔ)能單元儲(chǔ)存的能量通過傳動(dòng)單元傳遞給動(dòng)觸頭W實(shí) 現(xiàn)開合。但是，在其動(dòng)作過程中，除了帶動(dòng)動(dòng)觸頭動(dòng)作W實(shí)現(xiàn)開合，相當(dāng)一部分能量被消耗 在動(dòng)靜觸頭等斷路器本體、操動(dòng)機(jī)構(gòu)和斷路器支座等部件的振動(dòng)上，并通過斷路器及操動(dòng) 機(jī)構(gòu)的支座傳導(dǎo)損失掉。該種斷路器本體、操動(dòng)機(jī)構(gòu)及其支座的劇烈振動(dòng)常常會(huì)導(dǎo)致斷路 器開斷性能和壽命的劣化，其影響主要表現(xiàn)為；1)上述振動(dòng)可能引起斷路器動(dòng)靜觸頭間產(chǎn) 生軸向或徑向的高頻振動(dòng)，加劇觸頭材料的磨損，該將進(jìn)一步導(dǎo)致斷路器壽命的降低；2) 上述振動(dòng)可能導(dǎo)致斷路器環(huán)氧絕緣零件的機(jī)械強(qiáng)度降低，引起絕緣拉桿中高分子材料等部 件的疲勞甚至斷裂，導(dǎo)致斷路器不能按照系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)開合；3)上述振動(dòng)可能導(dǎo)致斷路器 滅弧室內(nèi)部、操動(dòng)機(jī)構(gòu)本體及機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部、操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱與斷路器本體之間等不同位置處緊 固件的松動(dòng)，而上述位置處的緊固件松動(dòng)極有可能引起斷路器失效；4)上述振動(dòng)也可能引 起操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)二次零部件壽命下降及控制連接線的松動(dòng)和誤動(dòng)作等，從而造成斷路器無 法正常工作。上述問題都給斷路器的正常使用埋下了安全隱患。因此，在保證斷路器及時(shí)、 準(zhǔn)確動(dòng)作的前提下，采取合理的措施減弱操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作所產(chǎn)生振動(dòng)的影響W及振動(dòng)能量的 傳播過程，有利于提高斷路器的開斷性能W及延長其壽命。
[0004] 請(qǐng)參閱圖1所示，在目前常見的斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)中，儲(chǔ)能單元6動(dòng)作后產(chǎn)生的振動(dòng) 波主要是沿著操動(dòng)機(jī)構(gòu)連接件3及其與動(dòng)觸頭連接的傳動(dòng)件4等部件的軸向傳播，到達(dá)鋼 制方板2后，通過連接螺栓傳播到橫梁1、再沿橫梁方向傳播到開關(guān)支座5等部件上。在該 種連接結(jié)構(gòu)中，鋼制方板2為普通的平板結(jié)構(gòu)，僅起懸掛和固定操動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用。 【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0005] 本實(shí)用新型專利提出了一種利用波的徑向非直線傳播減弱操動(dòng)機(jī)構(gòu)振動(dòng)的結(jié)構(gòu)， W解決上述技術(shù)問題。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0007] 利用波的徑向非直線傳播減弱操動(dòng)機(jī)構(gòu)振動(dòng)的結(jié)構(gòu)，包括橫梁、方板、連接件、傳 動(dòng)桿、開關(guān)支座、操動(dòng)機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能單元和緩沖連接件；橫梁固定在開關(guān)支座上；方板固定在橫 梁上；操動(dòng)機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能單元依次通過連接件、緩沖連接件連接方板；由操動(dòng)機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能單元驅(qū) 動(dòng)的傳動(dòng)桿穿過緩沖連接件、橫梁和方板；所述緩沖連接件由阻巧材料制成，為具有徑向曲 折結(jié)構(gòu)的中屯、對(duì)稱連接件。
[000引優(yōu)選的，所述緩沖連接件包括；寬度為ri的內(nèi)環(huán)、寬度為r2的外環(huán)、內(nèi)環(huán)與外環(huán)間 寬度為h的若干連接福條；內(nèi)環(huán)、外環(huán)、連接福條=者為一體式結(jié)構(gòu)；內(nèi)環(huán)、外環(huán)上的開孔數(shù) 相等，開孔等距均勻分布在內(nèi)環(huán)、外環(huán)的圓周上，內(nèi)環(huán)和外環(huán)間的連接福條數(shù)等于開孔數(shù)n 且相鄰福條間的夾角相等，均為;連接件通過內(nèi)環(huán)上的開孔連接緩沖連接件；緩沖 n 連接件通過外環(huán)上的開孔連接方板。
[0009] 優(yōu)選的，內(nèi)環(huán)、外環(huán)上對(duì)應(yīng)開孔的連線位于相鄰福條間的角平分線上，且開孔數(shù) 3蘭n蘭8。
[0010] 優(yōu)選的，^2 </1 '2旬化2,r々3,h=rs;其中r3為連接福條的長度。
[0011] 優(yōu)選的，所述緩沖連接件包括內(nèi)環(huán)、中環(huán)、外環(huán)、連接內(nèi)環(huán)和中環(huán)的內(nèi)福條、連接中 環(huán)和外環(huán)的外福條；內(nèi)環(huán)上開孔數(shù)n等于外環(huán)上開孔數(shù)且均勻等距分布在圓周上，內(nèi)、外福 條數(shù)等于開孔數(shù)n且相互間夾角《 =片=^，3^n自8;內(nèi)福條位于內(nèi)環(huán)相鄰開孔間的角 n 平分線上；外福條位于外環(huán)相鄰開孔間的角平分線上；外福條位于相鄰內(nèi)福條間的角平分 線上；內(nèi)環(huán)、中環(huán)、外環(huán)、內(nèi)福條、外福條五者為一體式結(jié)構(gòu)。
[0012] 優(yōu)選的，緩沖連接件的材質(zhì)為侶合金材料、銅合金材料、碳材料或有機(jī)材料。
[0013] 優(yōu)選的，所述緩沖連接件包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間設(shè)置有0至N個(gè)中環(huán)， N為正整數(shù)；相鄰環(huán)體之間通過福條連接；內(nèi)環(huán)上開孔數(shù)n等于外環(huán)上開孔數(shù)且均勻等距分 布在圓周上，相鄰環(huán)體之間福條數(shù)等于開孔數(shù)n且相互間夾角》=聲=^，3^n^8;對(duì) n 于兩個(gè)相鄰的環(huán)體，連接內(nèi)側(cè)環(huán)與更內(nèi)側(cè)環(huán)間的福條位于內(nèi)側(cè)環(huán)上相鄰開孔間的角平分線 上，連接內(nèi)側(cè)環(huán)與外側(cè)環(huán)間的福條位于外側(cè)環(huán)上相鄰開孔間的角平分線上，外側(cè)福條位于 相鄰內(nèi)側(cè)福條間的角平分線上。
[0014] 本實(shí)用新型中，在斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)中振動(dòng)波傳播路徑上的某些位置（如圖2中7 所示陰影位置），添加阻巧材料（典型的如侶合金材料、銅合金材料、碳材料和有機(jī)材料等） 制成的具有徑向曲折結(jié)構(gòu)的中屯、對(duì)稱連接件來改變振動(dòng)波的徑向傳播路徑。該特殊結(jié)構(gòu)的 中屯、對(duì)稱連接件的典型結(jié)構(gòu)如圖3所示，其具有明顯的徑向曲折結(jié)構(gòu)，使得在其中傳播的 振動(dòng)波并非簡(jiǎn)單的沿其半徑方向直線傳播，而是增加了振動(dòng)波沿連接件環(huán)向傳播的路徑。 通過利用振動(dòng)波的徑向非直線傳播，能夠明顯減弱操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作所產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)斷路器性 能和壽命的影響并盡可能減弱振動(dòng)能量的傳播。
[0015] 本實(shí)用新型的特征在于：
[0016] 1、提出了通過增加振動(dòng)波的徑向非直線傳播路徑來增強(qiáng)其振動(dòng)能量損耗、減弱斷 路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作所產(chǎn)生振動(dòng)影響的方法。相對(duì)于振動(dòng)波單純沿操動(dòng)機(jī)構(gòu)徑向直線傳播而 言，增加了其沿操動(dòng)機(jī)構(gòu)環(huán)向傳播的路徑，其作用在于：
[0017] 1)振動(dòng)波沿著具有徑向曲折結(jié)構(gòu)的中屯、對(duì)稱連接件傳播時(shí)，延長了波傳播的路 徑，增強(qiáng)了其振動(dòng)能量損耗，減弱了斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作所產(chǎn)生振動(dòng)的影響。在目前常見的 操動(dòng)機(jī)構(gòu)中（如圖1所示），振動(dòng)波沿著操動(dòng)機(jī)構(gòu)連接件3傳播到方板2內(nèi)側(cè)的連接螺栓， 沿著方板徑向向外傳播，到達(dá)方板2外側(cè)后通過與橫梁1的連接螺栓傳播到橫梁上。為了 進(jìn)一步削弱振動(dòng)波的能量，在本實(shí)用新型中設(shè)計(jì)了具有徑向曲折結(jié)構(gòu)的合金材料緩沖連接 件，在其結(jié)構(gòu)中增加了振動(dòng)波沿緩沖連接件環(huán)向傳播的途徑，相比于圖1中振動(dòng)波沿方板 徑向直線傳播的情況，延長了波傳播的路徑，使得振動(dòng)波在阻巧材料緩沖連接件中傳播時(shí) 的能量損耗相應(yīng)增強(qiáng)，達(dá)到減弱振動(dòng)強(qiáng)度的目的。
[0018] 2)利用振動(dòng)波的折、反射來削弱振動(dòng)強(qiáng)度、減弱斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作所產(chǎn)生振動(dòng) 的影響。通過在斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)中振動(dòng)波的傳播路徑上添加阻巧材料制成的具有徑向曲折 結(jié)構(gòu)的緩沖連接件，在該阻巧材料連接件和與其連接的操動(dòng)機(jī)構(gòu)其他部件的分界面處，振 動(dòng)波會(huì)發(fā)生折射，其作用在于；一方面，振動(dòng)波在折射過程中會(huì)消耗掉一部分振動(dòng)能量，減 弱振動(dòng)的強(qiáng)度和影響；另一方面，振動(dòng)波的折射過程使得振動(dòng)能譜拓寬、幅值降低、分布趨 于更加均勻，振動(dòng)能譜的該種變化更有利于減弱振動(dòng)的影響。同時(shí)，在該具有徑向曲折結(jié)構(gòu) 的中屯、對(duì)稱連接件中波的傳播路徑發(fā)生轉(zhuǎn)折的位置（如圖3中a'點(diǎn)所示），振動(dòng)機(jī)械波易 于發(fā)生多次往復(fù)式反射，該等同于增加了波在該連接件內(nèi)部的傳播路徑，增強(qiáng)了阻巧材料 對(duì)振動(dòng)能量的消耗。
[0019] 3)通過合理設(shè)計(jì)"具有徑向曲折結(jié)構(gòu)的中屯、對(duì)稱連接件"的結(jié)構(gòu)，利用振動(dòng)波的相 對(duì)運(yùn)動(dòng)特性減振。如圖3所示，當(dāng)內(nèi)環(huán)1上的螺栓連接點(diǎn)A、B、C、D和外環(huán)2上的螺栓連接 點(diǎn)a、b、C、d在各自圓周上等距均勻布置且內(nèi)、外環(huán)上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)（如A和a)的連線位于相 鄰福條間的角平分線上時(shí)，從操動(dòng)機(jī)構(gòu)連接件3傳播到A、B、C、D點(diǎn)的振動(dòng)波沿內(nèi)環(huán)1的環(huán) 向傳播，在任意兩個(gè)螺栓連接點(diǎn)間的1/4圓周上，一方面，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)波如果滿足駐波 形成的條件，則在該段區(qū)域內(nèi)形成駐波，振動(dòng)波不再向別處傳播；另一方面，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的振 動(dòng)波在相遇后，部分振動(dòng)波分量之間還存在互相削弱的可能。即使經(jīng)過上述兩方面作用后 仍能夠通過福條30、40、50、60傳播到外環(huán)2上的振動(dòng)波，在外環(huán)2上任意一個(gè)1/4圓周上 (如a'b'間），上述兩種減振作用依然存在。
[0020] 由此可見，通過合理設(shè)計(jì)該阻巧材料連接件的曲折結(jié)構(gòu)，可W有效減弱振動(dòng)波的 能量，亦可阻斷操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作所產(chǎn)生振動(dòng)波的部分分量的傳播。本實(shí)用新型"采用具有徑向 曲折結(jié)構(gòu)的緩沖連接件"進(jìn)行減振，主要是從徑向和環(huán)向的維度上采取措施減振，使減振效 果有效提局。
[0021] 2、提出了采用阻巧材料（典型的如侶合金材料、銅合金材料、碳材料和有機(jī)材料 等）來制造該具有曲折結(jié)構(gòu)的中屯、對(duì)稱連接件，而非通常所見的鋼材。采用阻巧材料來制 造該具有曲折結(jié)構(gòu)的連接件，具有如下作用；
[0022] 1)當(dāng)振動(dòng)波在其中傳播時(shí)，因?yàn)椴ㄔ诓牧蟽?nèi)部傳播時(shí)引起的材料微觀晶粒的相互 運(yùn)動(dòng)等原因，相當(dāng)一部分機(jī)械振動(dòng)能量被消耗掉，轉(zhuǎn)化為材料的內(nèi)能，導(dǎo)致經(jīng)過阻巧材料傳 播后的振動(dòng)波的振動(dòng)強(qiáng)度降低。
[0023] 2)當(dāng)采用阻巧材料制成的中屯、對(duì)稱連接件具有前述的曲折結(jié)構(gòu)時(shí)，使得振動(dòng)波