Южно-Уральский государственный университет

Кафедра

Прикладная механика, динамика и прочность машин

расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту

проектирование привода

масляного выключателя

Выполнил Митрякова Е. А.

Группа Э-266

Вариант 65

Проверил Худяков А. В.

Проект защищен с оценкой

Челябинск

2004

Аннотация

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту “Привод масляного выключателя” объемом 38 страниц содержит 28 страниц текста, 15 рисунков,

6 таблиц. Библиография включает 5 наименований.

Ключевые слова: масляный выключатель, проектирование привода, кинематический и динамический анализ, приведенная масса, приведенные силы, отключающая и буферная пружины, выбор привода, расчет на прочность элементов привода.

Данный курсовой проект посвящен проектированию привода масляного выключателя, используемого для включения и отключения трехфазного тока до 110 кВ. На основании заданных геометрических и массовых эксплуатационных параметров выполнены кинематический и динамический анализы механизма, в результате которого получены зависимости приведенной массы, статических сил сопротивления от смещения точки крепления отключающей пружины (фаза отключения) и от смещения штока привода(фаза включения). В соответствии с этими данными выбраны характеристики пружинного привода (жесткость отключающей и буферной пружин для фазы отключения) и выбраны параметры привода (для фазы включения). Выполнены расчеты на прочность элементов привода: осей шарниров (кинематических пар), коромысла четырехзвенника, отключающей и буферной пружин, вала привода (О₂).

Содержание

1 Задание на курсовой проект

2 Описание работы механизма

2.1 Фаза отключения

2.2 Фаза включения

2.3 Анализ работы механизма

3 Расчет геометрических параметров привода

4 Кинематический анализ механизма

5 Динамический анализ механизма

5.1 Приведение масс механизма в фазе включения

5.2 Определение параметров отключающей и буферной пружины

5.3 Приведение сил статического сопротивления к штоку двигателя

5.4 Выбор силовой характеристики двигателя

5.5 Построение фазовой траектории контактных стержней в фазе включения

5.4 Определение времени отключения

6 Силовой расчет механизма

7 Расчёт осей шарниров

8 Расчет деталей механизма на прочность

9 Заключение

10 Литература

1 Задание на курсовой проект

Спроектировать привод к масляному выключателю типа ВМГ-10, взяв за основу привод типа ПЭ-11. определить время включения и отключения выключателя.

Таблица 1 – исходные данные

Cб·10^-3, Н/м	К	Сот·10^-3,Н/м	p	Gk, Н	H, мм
36	-0,2	9	1,5	42	280

Остальные данные принять:

h_k = h_g = H/5 = 280/5 = 56 (мм);

β₀ = 0,3;

β_б = 0,6;

F_k = 5·G_k = 5·42 = 210 (Н);

F_y = 0,15·G_k = 0,15·42 = 6,3 (H);

K₁ = 1,3;

α = 0,4;

K₃ = 1,04.

Параметры двигателя:

P₁=K₃·A_Q0/(1+0,5K)·S_ш

P_Дi=P₁·[1+K·(S_шi/S_ш0)]

A_Q0= ∫ Q(S)dS

В исходных данных обозначено:

V_p – скорость контактных стержней;

h_k – ход в контактах;

h_g – ход демпфера;

V_max – максимально допустимая скорость контактных стержней;

H – полный ход контактных стержней;

G_k – вес одного контактного стержня;

F_k,F_y – соответственно сила трения в контакте и сила трения подвижного контакта в уплотнении;

K – угловой коэффициент наклона характеристики движущих сил двигателя;

P – параметр четырехзвенника;

C_от,C_б – жесткость отключающей и жесткость буферной пружин;

K₁ - коэффициент запаса по самопроизвольному включению выключателя;

βб, β0 – соответственно коэффициенты предварительного натяга буферной и отключающей пружин;

α – коэффициент относительной длины рычага коромысла;

AQ0 – полная работа сил сопротивления;

Sш0 – полное перемещение штока;

P1 – сила действия двигателя при Sш=0;

K3 - коэффициент запаса по работе движущих сил;

Sшi - i-ое перемещение штока;

Pдi – сила действия двигателя при i-ом смещении штока.

2 Описание работы механизма

2.1 Фаза отключения

В положении "включено" (рисунок 1) буферная пружина 7 сжата, а отключающая 8 - растянута. Они стремятся повернуть коромысло по часовой стрелке. Тяга 10 растянута, а шатун 13 и кривошип 14 сжаты. Щека 15 опирается на фиксатор 17.

При повороте фиксатора 17 против часовой стрелки вокруг оси О₅ (вручную или с помощью электромагнита, который на схеме не показан) щека 15 освобождается и под действием силы со стороны кривошипа 14 поворачивается вокруг оси О₄, сжимая пружину 16. При этом шарнир А перемещается вправо по торцу опорной скобы до тех пор, пока не срывается с него и падает вниз. Коромысло 11 и коромысло 5 поворачиваются по часовой стрелке, поднимая подвижные контакты 3. После размыкания контактов пружина 7 садится на свои упоры, а механизм движется под действием пружины 8. В конце поворота коромысла 5 включается в работу демпфер 9, который останавливает разогнавшийся механизм, поглощая его кинетическую энергию.

После срыва шарнира А с торца скобы щека 15 под действием пружины 16 возвращается в исходное положение. Фиксатор 17 под действием пружины 18 поворачивается против часовой стрелки и фиксирует щеку в исходном положении. Выключатель находится в положении "отключено" и готов к включению.

2.2 Фаза включения

Включение производится перемещением вверх штока 21 (рисунок 1), приводимого в движение электромагнитным, пневматическим или гидравлическим двигателем. Поднимая вверх шарнир А, шток поворачивает кривошип четырёхзвенника О₁АВО₂ вокруг временно неподвижной оси О₁. При этом коромысло 11 и коромысло 5 поворачиваются по часовой стрелке, опуская стержни