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            河南长征电气有限公司成立于2008年,是一家集研发、制造、销售、服务于一体的国家高新技术企业,拥有河南省高压真空断路器工程技术研究中心。
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            详细信息
            高压断路器传动销轴断裂的原因分析


            一、概要


            针对某型号断路器机械寿命试验过程中传动销轴断裂的问题,研究了销轴断裂部位特点,建立了仿真计算模型,对销轴受力进行了有限元仿真分析;依据断裂销轴外形设计了拉力试验样件,进行拉力试验,检测销轴材质力学性能参数?;谏鲜龇治?,得出了销轴断裂原因,并提出销轴改进措施,有效的提高了断路器的机械稳定性。




            二、主要内容



            该型号的高压断路器为双断口结构,灭弧室水平布置,操动机构布置在灭弧室的下部,操动机构通过拐臂传动系统带动动触头完成分、合闸操作,通过绝缘拉杆实现高压侧与低压侧的电气隔离。该型号断路器产品在进行到6 500次机械寿命试验时,合闸操作后,操作柜报警,发现合闸操作后,断口无信号,此时判断断路器本体未合闸,分析可能传动环节出现问题,解体试验样机,发现下拐臂与绝缘拉杆连接处销轴断裂。针对机械寿命销轴断裂情况,结合断路器传动系统中销轴连接的结构特点,开展销轴受力分析,校核销轴的抗弯强度,同时利用断裂销轴加工了拉力试验样件并进行了拉力试验,以检验销轴材质性能。

            综合分析认为,销轴材质抗拉强度和表面硬度值基本满足30CrNi3材料标准要求值,材质力学性能没有问题,而该位置销轴安全系数仅有1.25偏低,分析认为安全系数过低是销轴疲劳断裂的主要原因;销轴在机械寿命试验中受到交变应力的持续作用,虽然所受的最大应力小于屈服应力,但是长期反复作用后,细小的微观裂纹会进一步的放大,随着裂纹的扩展,销轴的截面进一步的消弱,消弱到一定极限时,销轴便突然断裂,发生疲劳失效。




            三、结论



            文中针对某高压断路器机械寿命中断裂销轴的结构特点,通过对销轴正常工作状态下受力计算和样件拉力试验,分析了造成销轴断裂的原因,并结合工程经验提出了相应改进措施:

            1)增大轴销的直径,提高受力截面抗弯强度。

            2)对轴销进行表面强化,除了常规的调质处理外,进行表面渗碳或渗氮处理,提高销轴外表面弹性模量。

            3)使用高强度材质比如:35CrMo、20CrMnMo等材料。

            经后续的试验验证,有效解决了该位置销轴疲劳断裂问题,使得该断路器的机械寿命和稳定性得到了显著改善。(本文来源于高压开关行业通讯,仅供技术交流

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