高壓隔離開關(guān)自力型觸指結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及其成形技術(shù)研究.pdf

1、觸指零件是高壓隔離開關(guān)最核心的部件，高壓隔離開關(guān)的接通和斷開要依靠觸指/觸頭配合結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，觸指零件的服役壽命決定了高壓隔離開關(guān)的壽命，進(jìn)而決定著高壓輸變電網(wǎng)的安全運行。傳統(tǒng)觸指一般采用紫銅制作，為保證觸指具有一定的強(qiáng)度和剛度，通常制作觸指的紫銅板厚度較大，浪費銅材；傳統(tǒng)觸指一般采用彈簧提供觸指和觸頭之間的接觸壓力，彈簧的存在使觸指/觸頭的配合結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，觸指自潔能力差，同時長期使用后彈簧失去彈性，致使接觸壓力不足，接觸電阻增大，造成

2、導(dǎo)電回路過熱等故障。自力型觸指依靠自身剛性提供接觸壓力，該類型觸指不但使零件厚度減薄，節(jié)省銅材，而且簡化了觸指/觸頭配合結(jié)構(gòu)，自潔能力強(qiáng)，接觸壓力穩(wěn)定，且避免了因彈簧存在引起的導(dǎo)電回路過熱等故障。
　　本文基于新型Cu-Cr合金材料在自力型觸指上的應(yīng)用及高壓隔離開關(guān)服役工況的要求，對自力型觸指和自力型觸指/觸頭配合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。采用優(yōu)化設(shè)計方法設(shè)計了一種高壓隔離開關(guān)用新型自力型觸指，同時對新型自力型觸指/觸頭配合結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)

3、化分析，并通過數(shù)值分析研究了新型自力型觸指的成形工藝。
　　1．借助 ANSYS Workbench軟件，根據(jù)自力型觸指強(qiáng)度和剛度理論分析，對自力型觸指受力情況進(jìn)行了數(shù)值分析，同時對自力型觸指截面形狀進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。得到如下結(jié)論：
　?。?）在觸指材料一定的情況下，自力型觸指截面形狀是影響其自身強(qiáng)度和剛度的主要因素。為提高自力型觸指的強(qiáng)度和剛度，本文提出了“W”形截面自力型觸指結(jié)構(gòu)。
　　（2）經(jīng)優(yōu)化后，“W”形截面自

4、力型觸指的截面參數(shù)為厚度h=3.18mm，圓角半徑r=2.32mm，中間槽寬w=2.73mm；矩形截面自力型觸指截面厚度為h=3.33mm。
　?。?）優(yōu)化后的“W”形截面自力型觸指與矩形截面自力型觸指相比，最大變形減小了1.43mm，觸指零件剛度顯著提高；在觸指材料相同的條件下，質(zhì)量減小了4.22g。
　?。?）與傳統(tǒng)紫銅觸指相比，“W”形截面自力型觸指厚度由5mm減小到3.18mm，質(zhì)量減輕47g，節(jié)材38.7％。

5、>　　2．利用SolidWorks軟件建立了“W”形截面自力型觸指/觸頭配合結(jié)構(gòu)有限元分析模型。按照 ANSYS Workbench軟件參數(shù)化語言要求設(shè)置了優(yōu)化參數(shù)，并通過無縫數(shù)據(jù)接口成功將模型及優(yōu)化參數(shù)導(dǎo)入 ANSYS Workbench軟件。研究了觸頭直徑 D和觸頭位移 S對自力型觸指等效應(yīng)力和變形的影響，采用目標(biāo)驅(qū)動優(yōu)化技術(shù)對觸頭直徑 D和觸頭位移 S進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果表明，“W”形自力型觸指/觸頭配合結(jié)構(gòu)最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)為：D=6

6、3.39mm，S=15.42mm。
　　3．分析了自力型觸指成形特點，制定了彎曲、壓筋復(fù)合+壓彎、沖孔復(fù)合成形“W”形截面自力型觸指新工藝。采用 Deform-3D軟件研究了“W”形截面自力型觸指彎曲、壓筋復(fù)合成形性能。主要研究結(jié)果如下：
　　（1）觸指成形過程中，“W”形截面區(qū)域發(fā)生劇烈變形，過渡圓角處應(yīng)力、應(yīng)變最大，且破壞系數(shù)最高。
　?。?）基于對自力型觸指的優(yōu)化設(shè)計和成形數(shù)值模擬的研究，提出將“W”形截面自力型