基于有限元仿真软件的多刚体及刚-柔耦合分析在万能式断路器中的应用

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.07.013

摘要/Abstract

摘要：

以Creo及ADAMS建立的断路器触头系统及机构系统多刚体动力学模型为基础,通过Ansys分析了断路器实际实验过程中储能轴弯曲变形的原因。以Hypermesh,Ansys及ADAMS建立了将下连杆柔性化,触头系统及机构系统中其他部件刚性化的刚-柔耦合模型,仿真计算分析了下连杆断裂失效的原因。最后通过两个案例的计算,间接证明通过软件进行多刚体计算与刚-柔耦合分析得到的结果具有一定的参考价值,为后续产品开发过程中其他类似问题的解决提供依据。

关键词: 万能式断路器, 触头, 动力学, 有限元, 刚-柔耦合

Abstract:

Based on the multi-rigid body dynamic model of the circuit breaker contact system and mechanism system established by Creo and ADAMS,the reason for the bending deformation of the energy storage shaft in the actual experiment of the circuit breaker is analyzed by Ansys.Based on Hypermesh,Ansys and ADAMS,a rigid-flexible coupling model was established to make the lower link flexible and the contact system and other parts in the mechanism system rigid.The reasons for the fracture and failure of the lower link were analyzed through simulation calculation.Finally,through the calculation of two cases,it is indirectly proved that the results of multi-rigid calculation and rigid-flexible coupling analysis calculation by software have certain reference value,and also provide a basis for the solution of other similar problems in the subsequent product development process.

Key words: air circuit breaker, contact, dynamics, finite element, rigid-flexible coupling

中图分类号:

TM561.1

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XING Leilei. Application of Multi-Rigid Body and Rigid-Flexible Coupling Analysis Based on Finite Element Simulation Software in Air Circuit Breaker[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2022, 0(7): 80-85.

图/表 20

图1

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参考文献 12

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部件1	部件2	运动副
储能轴	大地	转动副
鸟头	储能轴	转动副
鸟头	下连杆	转动副
下连杆	敲击滚子	转动副
下连杆	上连杆	转动副
上连杆	悬片	转动副
主轴	上连杆	转动副
上连杆	大地	转动副
触头支持	大地	转动副
触头片	触头支持	转动副
双刀片	双刀轴	转动副
双刀轴	大地	转动副
双刀滚子	双刀片	转动副
分闸半轴	大地	转动副
主簧支架1	大地	转动副
主簧支架2	储能杠杆	转动副
储能杠杆	大地	转动副
主簧支架1	主簧支架2	移动副
主簧限位板	大地	固定副
限位轴1	大地	固定副
限位轴1	大地	固定副
主簧支架1	主簧支架2	移动副
分闸半轴	大地	转动副

部件1	部件2	接触关系
主簧支架1	主簧限位板	接触
储能杠杆	限位轴1	接触
储能杠杆	敲击滚子	接触
双刀滚子	鸟头	接触
鸟头	限位轴2	接触
触头片	触头支持	接触
静触头	触头片	接触
双刀片	分闸半轴	接触

零件1	弹簧刚度/(N·mm^-1)	弹簧预紧力/N
机构主簧1	47	1 700
机构主簧2	52	2 100
机构主簧3	46	2 200
下连杆拉簧1	0.4	9.0
下连杆拉簧2	0.4	9.0
鸟头拉簧	0.6	14.7
双刀拉簧	1	6
主轴拉簧1	8	70
主轴拉簧2	8	70

牌号	强度极限σ_b/MPa	屈服极限σ_s/MPa
45钢	450	300
调质45钢	650	360
调质40Cr	750	550

序号	应力/MPa	节点编号	时间/s
1	332.526	688	0.039 654 6
2	303.097	640	0.039 654 6
3	299.777	691	0.039 654 6
4	297.571	646	0.039 654 6
5	297.189	649	0.039 654 6
6	295.690	686	0.039 654 6
7	295.458	651	0.039 654 6
8	294.647	653	0.039 654 6
9	292.881	652	0.039 654 6
10	292.693	662	0.039 654 6