負(fù)荷開關(guān)電動機(jī)操作機(jī)構(gòu)的手動脫開結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化修改作者后

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

2、傳動都能到位且手動脫開自如；搬動手柄軸調(diào)至手動位置時，力量要適中。優(yōu)化后的新型機(jī)構(gòu)手動操作簡單、動作可靠,已得到廣泛的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞: 結(jié)構(gòu)設(shè)計; 優(yōu)化；操作機(jī)構(gòu); 電動機(jī); 手動機(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：&

5、#160;TM56 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A1 引言電動機(jī)操作機(jī)構(gòu)是美式環(huán)網(wǎng)柜中負(fù)荷開關(guān)的操動機(jī)構(gòu)，通過該機(jī)構(gòu)可以對負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行電動和手動操作，實現(xiàn)負(fù)荷開關(guān)的“合” 、“分” 、“接地”等功能。目前現(xiàn)場運(yùn)行中出現(xiàn)較多的問題就是電動操作傳動不靈活，分、合閘過程容易出現(xiàn)不到位的情況；手動操作費力，給電力系統(tǒng)帶來了很大的隱患。因此，對于操動機(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1。但操動機(jī)構(gòu)的類型多，結(jié)構(gòu)差異大2-5，在設(shè)計操動機(jī)構(gòu)時，必須注意其動作的可靠性，而且需要結(jié)合制造和維修方面的經(jīng)驗來進(jìn)行研制與改進(jìn)?；诎l(fā)展的需要和用戶的需求，本文對原有的操動機(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 原操動機(jī)構(gòu)原理及存在缺點操動機(jī)構(gòu)動作如圖1所示。當(dāng)該機(jī)構(gòu)電動操作時，電機(jī)通電，帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪帶動大齒輪轉(zhuǎn)動，由于大齒輪通過平鍵與傳動軸相連，所以傳動軸隨之轉(zhuǎn)動，與之相連的連接套也轉(zhuǎn)動，負(fù)荷開關(guān)實現(xiàn)“合”、“分”、“接地”等操作。圖1 原操動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖手動操作時，用操作桿轉(zhuǎn)動傳動軸六角套，通過傳動軸，連接套傳遞扭矩來實現(xiàn)負(fù)荷開關(guān)的“合”、“分”、“接地”等操作。由于大齒輪與傳動軸通過平鍵連接，傳動軸的轉(zhuǎn)動必然引起大齒輪的轉(zhuǎn)動，則大齒輪帶動小齒輪，小齒輪再帶動電動機(jī)里的減速機(jī)構(gòu)，該減速機(jī)構(gòu)的傳動比很大，需較大的扭矩才能驅(qū)動，所以該操作機(jī)構(gòu)在手動操作時存在以下問題：（1） 需要的操

7、作扭矩較大，超過規(guī)定的扭矩110150N.m范圍；并且操作人員對負(fù)荷開關(guān)的彈簧力沒有直接而真實的感受。（2） 操作中途停止時，負(fù)荷開關(guān)中的彈簧回彈力不足以克服電動機(jī)減速機(jī)構(gòu)的阻力，則傳動軸不能回位，傳動軸上指示“合”、“分”、“接地”等狀態(tài)的指針處于中間位置，造成識別困難，容易造成事故。3操動機(jī)構(gòu)改進(jìn)與研制為了克服上述弊端，對原來的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計一套手動脫開機(jī)構(gòu)，該設(shè)計考慮到有利于對原操作機(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現(xiàn)功能要求。圖2 改進(jìn)后操動機(jī)構(gòu)的電動位置圖該結(jié)構(gòu)的大齒輪經(jīng)重新

8、設(shè)計（如圖2所示），與傳動軸沒有鍵連接，松套在傳動軸上，為防止大齒輪軸向移動，在傳動軸上安裝有軸向擋圈。為了增加牙嵌的活動空間，去掉大齒輪的凸臺，厚度減少10mm（實踐證明：厚度的減少并未影響大齒輪的轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性），與之相對的前軸套厚度減少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)孔有兩對稱的通槽，與傳動軸上軸銷3相配合，使壓嵌可以沿傳動軸的軸向滑動，并且牙嵌的轉(zhuǎn)動也可以通過軸銷3帶動傳動軸轉(zhuǎn)動。撥叉通過銷軸1與撥叉座連接，使撥叉可繞銷軸1擺動，手柄軸穿過撥叉臂上的長槽孔，手柄軸上的臺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位置。當(dāng)負(fù)荷開關(guān)需要手動操作時，用操

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

10、輪帶動大齒輪繞傳動軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)大齒輪上的軸銷轉(zhuǎn)到牙嵌上的凹槽位置時，牙嵌在彈簧力的作用下繼續(xù)向左滑動，使軸銷進(jìn)入凹槽，實現(xiàn)牙嵌與大齒輪的嚙合。這樣，電機(jī)的動力通過小齒輪、大齒輪、牙嵌、傳動軸、連接套等零件傳遞負(fù)荷開關(guān)，實現(xiàn)負(fù)荷開關(guān)的“合”、“分” 、“接地”等操作。該手動脫開機(jī)構(gòu)的設(shè)計具有以下特點：（1） 首先要保證該機(jī)構(gòu)的外形及安裝尺寸不變，因為要對已完成箱體焊接加工的近千臺成品和半成品進(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，把手動脫開機(jī)構(gòu)設(shè)計的盡可能精巧、簡潔、可靠。（2） 為了使電動機(jī)構(gòu)的手動操作既簡單又可靠，我將控制電動與

11、手動轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)設(shè)計成旋轉(zhuǎn)式，與傳動軸的操作方式相同；其操作帽即手柄軸六角套，與傳動軸六角套的外形尺寸一致。這樣，用一把操作手柄就可以實現(xiàn)對該機(jī)構(gòu)的全部操作。（3） 撥叉座是通過在箱體側(cè)壁上開的一個十字形缺口，從箱體外面安裝的，該設(shè)計適當(dāng)增加了撥叉組件在長度方向上的利用空間，有利于其功能的可靠實現(xiàn)，同時也方便機(jī)構(gòu)的安裝調(diào)試。（4） 軸銷2的工作部分設(shè)計成圓錐角為14°的圓臺，與之對應(yīng)的牙嵌缺口上也是單邊為7°的斜面，該設(shè)計有利于大齒輪與牙嵌的順利脫離，同時也能保證大齒輪與牙嵌的可靠嚙合。4 試驗驗收該機(jī)構(gòu)在試驗臺上驗收，到臨近合閘或臨近分閘位置時停電，手動脫開裝置能自如脫開。

12、測試負(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)，通電試驗合閘和分閘各20次，每次都能到位且手動脫開自如。通電試驗接近合閘或分閘位置時，迅速斷電，手動脫開自如，指針回位手動部分：在最大儲能時搬動手柄軸，牙嵌輕松脫開，保證開關(guān)復(fù)位。5 結(jié)論電動機(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，不影響對機(jī)構(gòu)更換安裝，手動操作簡單、動作可靠,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機(jī)構(gòu)動態(tài)特性仿真及實驗J.低壓電器,2008,(