Estimation of Impact Fatigue Life of Spring Operating Mechanism’s Opening Gusset Plate

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.01.006

Abstract

Abstract:

A fatigue life calculation method suitable for strong impact loads is proposed to address the failure problem encountered by the opening gusset plate of the spring operating mechanism during operation.The kinematic analysis on the overall spring operating mechanism using RecurDyn is performed to obtain the closing speed,stroke,and spring force.Based on the kinematic model and using Lsdyna for impact dynamics simulation,the time stress curve at the stress concentration point of the opening gusset plate during the closing process is obtained.Based on its failure characteristics,the local stress-strain method combined with impact damage correction method is used for the life estimation,and the result obtained is 9 216 times.Compared with the actual testing frequency of 10 000 times,the error is 7.8%,which can meet the engineering requirements.

Key words: spring operating mechanism, impact fatigue life, local stress-strain method, impact damage correction

CLC Number:

TM561

WANG Bin, ZHAO Dayong, LI Qian. Estimation of Impact Fatigue Life of Spring Operating Mechanism’s Opening Gusset Plate[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2024, 0(1): 31-37.

Figures/Tables 13

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零件名称	约束
输出轴-大地	旋转副
输出轴-中拐臂、保持拐臂	固定副
凸轮轴-大地	旋转副
分闸扣板-凸轮轴	旋转副
连板-槽销、连板销	旋转副
挂簧轴、静触头、支撑板-大地	固定副
动触头-大地	移动副

弹簧参数	刚度系数/ (N·mm^-1)	预载荷/N	线圈直径/mm	线圈/匝
合闸簧(内)	27.65	2 129	7.0	12
合闸簧(外)	24.63	2 881	8.5	10
分闸簧	36.93	813	5.0	13
扭簧	43.83	895	2.5	4
复位簧	3.84	45	2.0	5
触头簧	200.00	2 700	10.0	5

零件	材料	密度/ (kg·m^-2)	弹性模量/MPa	泊松比
分闸簧工艺销, 挂簧销,槽销	圆钢40cr	7 850	210 000	0.3
分闸簧导向板	Q235B	7 850	190 000	0.3
拐臂,主轴	45钢	7 850	210 000	0.269
滚轮,轴承	GCR15	7 810	207 000	0.3
分闸扣板	铸钢40cr	7 800	202 860	0.3

序号	局部应力/Mpa	局部应变	Manson-coffin 计算寿命/次	道林计算寿命/次
1	148.14	0.000 729 37	495 390	23 169 540
2	9.99	0.000 048 22	495 390	23 169 540
3	152.12	0.000 749 00	340 000	18 328 070
4	33.63	0.000 164 91	340 000	18 328 070
5	0	0	13 250	8 450
6	351.50	0.001 600 00	13 250	8 450
7	0	0	21 090	37 123
8	300.83	0.001 400 00	21 090	37 123

计算方法	疲劳寿命/次
计算方法	传统Miner	Carten-Dolan	冲击疲劳模型
Manson-coffin	7 822	9 719	9 216
道林	6 879	7 623	—