高压断路器弹簧操动机构动力学仿真及应力分析

摘要

高压断路器是高压电器设备中保护和控制电气线路通断的重要装置，大量的断路器事故调查统计显示，操动机构故障是造成断路器故障的主要原因。断路器的整机的运行可靠性不仅与其电气性能(如开断、绝缘性能)有关，很大程度上也要取决于操动机构的机械可靠性，如动作特性、机械强度等。
　　本研究利用Pro/E软件建立了操动机构的三维模型，利用ADAMS软件对机构动触头在分合闸过程中行程、速度等特性进行了动力学仿真分析，通过与动力学特性测试试验数据进行对比，验证了所建模型的准确性；然后还通过HyperMesh和LS-DYNA软件对机构进行了有限元建模并求解分析，得到了操动机构关键零部件的应力分布情况，并指出了需注意的危险部位，最后通过贴应变片的方式对操动机构关键部位进行了应力采集试验。通过仿真结果与试验结果的对比分析可以得出，操动机构中制造误差、安装误差、运行磨损、冲击破坏等因素都可能对机构工作中的运动特性和应力分布产生重大影响。凸轮-滚轮机构存在较大的冲击力，拐臂、传动杆和弹簧等部件均存在应力集中情况，长杆类零件还存在振动和失稳问题。本文的分析方法和结果可为断路器操动机构的研究和优化设计提供理论指导和参考依据，提高分析效率。

目录

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第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 断路器的基本结构和常见类别

1.3 高压SF6断路器的发展历程

1.4 断路器操动机构的类别与研究现状

1.5 本文研究内容

第2章 断路器操动机构组成及建模

2.1 户外高压SF6断路器简介

2.2 高压断路器弹簧操动机构结构

2.3 CT14操动机构工作原理

2.4 CT14操动机构模型建立

2.5 本章小结

第3章 操动机构动力学仿真

3.1 操动机构虚拟样机仿真步骤

3.2 操动机构运动学建模

3.3 Pro/E文件导入ADAMS

3.4 编辑构件

3.5 添加约束

3.6 施加载荷

3.7 添加驱动

3.8 合分闸过程实验实测

3.9 CT14操动机构动力学仿真分析

3.10 探究改变构件参数对操动机构机械特性的影响

3.11 本章小结

第4章 操动机构应力分布研究

4.1 判据简介

4.2 实体模型建立与导入

4.3 网格划分

4.4 定义材料

4.5 设置约束、载荷和求解控制

4.6 操动机构仿真结果和应力分析

4.7 本章小结

第5章 操动机构关键部位应力测量

5.1 应力数据采集

5.2 操动机构合闸过程应力数据分析

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢