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1)开断弹簧的刚度系数,它对于速度的影响最明显;
2)以Oa为参考点,轴A、B、C、D、E的位置对速度的影响;
3)在轴的位置确定后,杆件的形状发生变化时,即杆件的质量和质心发生变化时对速度的影响。
因此,通过以上三个方面的分析,分析了各种参数对开断速度变化的影响。
(1)开断弹簧刚度系数对开断速度的影响
增大开断弹簧的刚度系数可以提高开断速度。图2-49为不同刚度系数下的动触头的速度。
图2-49 不同刚度系数下的动触头速度比较
(从下到上5条曲线分别对应弹簧刚度系数为3、4、5、6、7N/mm)
图中,从曲线1到曲线5,分别为在3N/mm、4N/mm、5N/mm、6N/mm、7N/mm的刚度系数情况下的仿真曲线,从图中可以看出,从曲线1到曲线5,动触头速度依次增大。增大刚度系数可以达到目的,但增量不是很大,从图中可以看出在3ms之前五条曲线几乎是重合的(因为刚开始动作的时候是反力弹簧作用力为主),之后才慢慢区分开,可以看出开断速度的增量和刚度的增量是完全不成比例的,而且分断弹簧刚度的增加必然要使得断路器合闸力增加,造成合闸困难,因此增加刚度系数并不是一个很好的选择。
(2)各个轴的位置对开断速度的影响
这部分工作通过ADAMS软件提供的设计研究来进行。这里以轴A、B、C、D、E(见图2-45)的x,y坐标为单独的设计变量进行设计研究。以下为以A、B、C、D、E5个轴的x、y坐标值为10个设计变量,使它们的值有相同的变化范围,都是在±1.5(mm),以相同步骤的设计研究,观察每个变量对平均角速度的影响。表2-12为轴的位置设计研究结果。
根据表2-12,可以知道哪些设计变量对角速度有较大的影响。从表中可以看出,变量DV_7、DV_9、DV_11、DV_13、DV_14的敏感度较大,即轴E的y轴坐标、轴A、B、D、E的x轴坐标对动触头的开断角速度有较大的影响。根据这个结论,可以进一步对这几个变量进行调整,进行优化分析以获得进一步的优化设计结果。(https://www.chuimin.cn)
表2-12 轴的位置设计研究结果表
优化分析是ADAMS软件提供的一种复杂的高级分析工具。通常,优化分析问题可以归结为:满足各种设计条件和在指定的变量变化范围内,通过自动地选择设计变量,由分析程序求取目标函数的最大或最小值。由此,对DW45操作机构进行分析,以敏感度较大的5个变量为基础,进行机构的优化。目标函数是使动触头平均角速度最大。表2-13是优化分析结果。
表2-13 考虑轴的位置后的优化结果
从表2-13中看出,经过5个变量同时变化的优化分析,使得动触头平均角速度从1355.82deg/s提高到1446.04deg/s,同时动触头的刚分速度从1.68m/s提高到2.11m/s。
(3)杆件的质量和质心对开断速度的影响
以图2-45中的杆件主轴悬臂、连杆1、连杆2和顶杆的质量和质心坐标为设计变量,进行如2.6.3节所介绍的设计研究。各杆件质心的x、y坐标值在[原始值±1(mm)]区间内五等分,质量在[原始值±10(g)]区间内五等分,研究它们对动触头开断角速度的影响。表2-14为杆件质心对角速度影响的设计研究结果,表2-15为杆件质量对角速度影响的设计研究结果。
表2-14 杆件质心对角速度影响的设计研究
表2-15 杆件质量对角速度影响的设计研究
从表2-14、表2-15中可以看出:1)主轴悬臂的质心对动触头角速度影响最大,在图2-45中应使其x坐标向右移动,y坐标向下移动,这可以通过改变零件的形状来获得;2)连杆1的质心影响也较大,可以在图2-45中应使其质心向左上方移动;3)连杆2的质心y坐标影响较大,应使其向下移动;4)顶杆的质心影响较小;5)它们的质量越大,角速度越小,所以应该减小质量。
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