高压断路器操动机构动力学特性联合仿真研究

基于联合仿真方法,建立了包含传动机构动力学模型与液压系统仿真模型的高压断路器操动机构联合仿真模型.以液压操动高压断路器为研究对象,搭建工程实验测试平台,并测量了液压操动断路器在分合闸操动下动触头及液压推杆的位移特性,通过与工程实验数据的对比,验证了联合仿真模型的准确性与适用性.基于所建立的联合仿真模型,分析了液压系统不同初始油压下的断路器操动机构的动力学特性.研究结果表明:当液压系统油压为44～49 MPa时,能够优化断路器操动时间和传动机构运动的平稳性.     

环网柜真空断路器弹簧操动机构的优化

针对真空断路器在增加触头弹簧压力时弹簧操动机构不能可靠分合的问题,在不改变储能弹簧和分闸弹簧能量的前提下,对环网柜用真空断路器弹簧操动机构凸轮轮廓、传动拐臂尺寸和角度、连板尺寸进行优化,建立优化后弹簧操动机构的数学模型,分别进行MATLAB和ADAMS仿真。MATLAB仿真结果表明,机构的出力特性与断路器的负载特性能够实现良好匹配,优化后触头弹簧压力为2 327 N,较优化前效率提高132%。动力学仿真显示,优化后的触头弹簧压力提高为2 286 N。试验表明,装配2 100 N触头弹簧压力时机构能可靠分合,合闸速度减小到065 m·s-1,合闸弹跳减小,验证了优化方案的有效性和可靠性。     

微/纳传动平台沿坐标轴运动分析的键合图法

采用柔顺机构学、材料力学、伪刚体法、卡氏定理及键合图基本理论,结合6自由度微/纳传动平台的工作原理,建立了桥式放大机构及微/纳传动平台的伪刚体模型及该平台沿坐标轴移动的键合图模型,推导了桥式放大机构的输出刚度方程、平台移动的特征方程及状态方程.通过Matlab/Simulink求解仿真分析,获得了该平台沿坐标轴移动的位移仿真曲线及柔性铰链角位移仿真曲线.应用Ansys13.0,对该平台进行了运动仿真分析,搭建了实验平台,进行了试验测量,并对Smulink仿真值、有限元分析值及实验值进行了对比分析,其结果变化规律基本一致,验证了利用键合图方法分析微/纳传动平台移动特性的正确性及可行性,为全柔性机构的研究提供了新的有效的方法.     

考虑弹簧应力松弛的高压断路器运动特性

针对操动机构分合闸弹簧应力松弛严重影响高压断路器的可靠运行问题,以ZN12型高压断路器为研究对象,研究分合闸弹簧应力松弛对高压断路器分合闸运动特性的影响。采用动力学仿真软件ADAMS建立该断路器的分合闸仿真模型,并通过试验结果验证仿真模型的准确性。开展断路器弹簧应力松弛试验,确定弹簧蠕变本构模型中的参数。将数值求解得到的服役后期弹簧应力松弛结果代入仿真模型,研究分合闸弹簧长期应力松弛后对断路器操动机构动触头时间-位移参数的影响。研究结果表明:应力松弛对分合闸运动行程影响较小,但会显著延迟分合闸运动时间,尤其是对分闸过程影响更大。研究方法和结论可为高压断路器弹簧操动机构的设计和高压断路器检修规程的制定提供理论参考。     

断路器弹簧操动机构的等减速阶梯型缓冲器设计

针对断路器弹簧操动机构中被缓冲对象复杂、难以最小化系统机械冲击的问题,提出一种规划动触头运动求解缓冲器结构参数的方法,对侧切式阶梯型缓冲器的活塞进行设计。以某CT-IV型弹簧操动机构为例,建立缓冲器作用时操动机构的等效动力学模型,设计动触头的等减速运动规律,结合运动学分析,计算缓冲器应当提供的理想缓冲力。为保证实际缓冲力与理想缓冲力接近,根据缓冲器的缓冲动态特性,将缓冲器活塞铣面长度的设计问题转换为最大铣面间距及最小铣面长度的取值问题,根据中间位移的缓冲力与理想缓冲力相等求解每级铣面的间距。采用ADAMS与MATLAB联合仿真搭建的弹簧操动机构虚拟样机模型对设计结果进行验证,结果表明:与在运缓冲器相比,设计缓冲器断路器分闸特性曲线中的缓冲时间增加了0.005 s,缓冲末速度减小了63%,分闸特性曲线更加平缓,且未出现动触头在开断区间内停止的现象,符合实际要求。     

考虑关节间隙的插齿机主传动机构动态特性

针对插齿机的工作要求,设计了双曲柄-曲柄滑块机构为插齿机的主传动机构.建立了双曲柄-曲柄滑块机构的含关节间隙多体动力学的模型,并进行了运动仿真.研究了不同大小的关节间隙、不同位置关节间隙对滑块运动特性的影响.研究结果表明:同一关节处,随着间隙的增加,工作行程滑块的速度特性变差,但是滑块位移曲线不变;在不同关节施加同样大小的间隙,滑块的位移与速度均受到影响;关节E处的间隙会使得滑块速度波动幅值最大,同时会增加滑块行程,使得滑块回程时的最大速度滞后,但数值会增加.研究结果可对插齿机主传动机构的开发提供参考.     

电气化铁路真空断路器永磁操动机构的特性分析

研究真空断路器永磁操动机构的特性对于提高电气化铁路的可靠性有着重大意义。以单稳态永磁机构为对象,通过Ansoft Maxwell12.1软件建立模型,使用有限元法计算分析了其分、合闸特性,调整各个参数,得到了静态磁场分布以及位移、电流、速度等随时间变化的仿真曲线,并进行了验证,证明了该永磁机构仿真的准确性和可靠性。     

多维微传动平台设计及基于RPY角的运动特性分析

为了满足精密制造领域对于传动平台多自由度及大行程的要求,基于空间机构学,设计了由压电陶瓷驱动柔性铰链导向的六自由度微传动平台.针对压电陶瓷输出位移小的缺点,设计桥式机构对其输出位移进行放大,并利用线切割对传动平台进行一次性加工,得到具有大行程的一体式传动平台.通过齐次坐标变换得到了补充修正后的RPY(滚动-俯仰-偏转)角姿态描述方法,利用此方法分析传动平台的运动特性,通过虚功原理和坐标变换理论,建立了微传动平台的运动学模型,得到了压电陶瓷驱动位移与传动平台运动位移之间的映射关系,以及微传动平台6个方向的静态刚度及其变化规律.利用ANSYS12.0对传动平台进行有限元仿真,并搭建实验平台进行实验测试,实验结果与理论模型和仿真结果的对比分析验证了理论模型的正确性及平台结构的合理性.     

基于ADAMS的磁保持继电器的动态性能分析及优化设计

以某型号的三相磁保持继电器为研究对象,首先根据实际尺寸在Pro/E中建立其三维模型,然后将模型导入到ADAMS软件中,添加约束、磁链和电磁转矩等参量,建立其虚拟样机仿真模型;其次根据建立好的仿真模型对磁保持继电器进行了动态的仿真,得到了触头断开、闭合及其过程的电流变化曲线,详细地分析了衔铁和三相动触头的位移特性和速度特性;最后,分别设定不同的脉冲电压值和不同的脉冲宽度值,分析其对磁保持继电器动态性能的影响,在此基础上以触头平均分断状态最佳为目标,对模型中弹片、簧片的刚度系数进行参数化建模,寻找到了该继电器在分断时的最佳参数组合,从而实现了优化设计,为磁保持继电器的开发优化提供了有力的保障与依据。     

气动AMT离合器执行机构的动力学仿真

为分析气动AMT离合器执行机构的动力学性能,在对执行机构系统进行深入分析和研究的前提下,推导并建立了单作用气缸、离合器操纵传动机构的动态数学模型. 通过Matlab/Simulink离线仿真分析了系统的动态特性. 建模过程中考虑了操纵机构的力、位移传递特性,并结合气压驱动的特点对气体运用了等熵模型分析,实车实验结果验证了仿真模型的准确性.