图3-20 结构优化后，打击杆的应力应变分布云图与1688号节点的应力应变时间历程曲线a）应力分布云图与1688号节点的应力时间历程曲线 b）应变分布云图与1688号节点的应变时间历程曲线结构优化后，打击杆分别选用A3钢、调质45钢和调质40Cr时的寿命分布云图如图3-21所示，可见：1）结构优化后的打击杆中间部分寿命较长，原打击杆中间凸台部分的薄弱环节已经消除，这是由于结构优化后的打击杆中间部分为一整个圆柱，应力集中现象消除。......
2023-06-15
打击杆寿命分析：原因与解决之道
【摘要】：表3-1 断路器机构常用材料的牌号和性能技术指标将框架断路器闭合与分断过程中打击杆的载荷谱导入nCode疲劳分析软件，并计算其应变疲劳寿命分布，如图3-13所示为打击杆分别选用A3钢、调质45钢和调质40Cr时的寿命分布云图。2）打击杆6532号节点的疲劳寿命最短，即使选用材料为调质40Cr时，其疲劳寿命也仅有6188次，不能满足预期10000次机械寿命的要求。
通过仿真分析打击杆为柔性体时框架断路器的闭合与分断过程，可以得到合分闸过程中打击杆的受力情况。图3-11列出了合分闸过程中打击杆的应力应变最大的前10个节点信息，其中6533号节点在0.009s时刻受到的最大冲击应力为923.76MPa，材料的最大应变为0.0057。
图3-11 合分闸过程中打击杆应力应变最大的前10个节点信息
a）应力 b）应变
框架断路器闭合与分断过程中，t=0.009s时刻，打击杆的应力应变分布云图以及6533号节点的应力应变时间历程曲线如图3-12所示。可见：断路器闭合与分断过程中，打击杆均受到冲击应力作用，其中闭合过程中的冲击应力是由于打击杆猛力地作用于下连杆轴套进而推动触头闭合引起的；分断过程中的冲击应力是由于下连杆轴套撞击打击杆引起的，该力的作用时间很短。
在打击杆的中间凸台部分及其与储能杆相连接的两端，均存在应力集中现象，这是由于该处打击杆的径向尺寸突变，应力集中系数较大，实际应力远大于名义应力引起的。
图3-12 打击杆的应力应变分布云图与6533号节点的应力应变时间历程曲线
a）应力分布云图与6533号节点的应力时间历程曲线 b）应变分布云图与6533号节点的应变时间历程曲线
断路器中的普通构件一般选用A3钢，重要连杆和断路器主轴一般选用热处理调质的45钢或40Cr，采用调质处理是为了使杆件和主轴获得高的综合力学性能，表3-1给出了常用材料的力学性能参数。
表3-1 断路器机构常用材料的牌号和性能技术指标
将框架断路器闭合与分断过程中打击杆的载荷谱导入nCode疲劳分析软件，并计算其应变疲劳寿命分布，如图3-13所示为打击杆分别选用A3钢、调质45钢和调质40Cr时的寿命分布云图。
图3-13 打击杆寿命分布云图
a）A3钢 b）调质45钢 c）调质40Cr
由图3-13可见：
1）打击杆的中间凸台部分寿命较短，是其薄弱环节，该结果与ADAMS软件的应力应变计算结果相符。
2）打击杆6532号节点的疲劳寿命最短，即使选用材料为调质40Cr时，其疲劳寿命也仅有6188次，不能满足预期10000次机械寿命的要求。
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