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打击杆结构优化方案

2025-09-29 百科知识版权反馈

【摘要】：图3-20 结构优化后，打击杆的应力应变分布云图与1688号节点的应力应变时间历程曲线a）应力分布云图与1688号节点的应力时间历程曲线 b）应变分布云图与1688号节点的应变时间历程曲线结构优化后，打击杆分别选用A3钢、调质45钢和调质40Cr时的寿命分布云图如图3-21所示，可见：1）结构优化后的打击杆中间部分寿命较长，原打击杆中间凸台部分的薄弱环节已经消除，这是由于结构优化后的打击杆中间部分为一整个圆柱，应力集中现象消除。

框架断路器实际产品中原打击杆的1/2轴截面的轮廓如图3-17中蓝色虚线1所示，结构优化后的轮廓如图中红色虚线2所示，可见原打击杆中间凸台部分的两侧被拉平。

图3-17 打击杆1/2轴截面模型

1—蓝色虚线 2—红色虚线

结构优化后，打击杆的有限元模型如图3-18所示。与原打击杆模型相同，优化后的打击杆通过D、E点与储能杆固定，通过F、G点与轴销建立拉簧约束。图中的深色区域表示了刚性连接点与接触面上节点之间的刚性连接区域。

图3-18 结构优化后打击杆的有限元模型

打击杆结构优化后，合分闸过程中其应力应变最大的前10个节点信息如图3-19所示，可见1688号节点在0.049s时刻受到的最大冲击应力为334.07MPa，材料的最大应变为0.002。

图3-19 结构优化后，打击杆在合分闸过程中应力应变最大的前10个节点信息

a）应力 b）应变

结构优化后，打击杆的应力应变分布云图（t=0.049s时刻）以及1688号节点的应力应变时间历程曲线如图3-20所示，可见在断路器闭合与分断过程中，打击杆受到的冲击应力减小，应力集中现象明显减弱。

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图3-20 结构优化后，打击杆的应力应变分布云图与1688号节点的应力应变时间历程曲线

a）应力分布云图与1688号节点的应力时间历程曲线 b）应变分布云图与1688号节点的应变时间历程曲线

结构优化后，打击杆分别选用A3钢、调质45钢和调质40Cr时的寿命分布云图如图3_-21所示，可见：

1）结构优化后的打击杆中间部分寿命较长，原打击杆中间凸台部分的薄弱环节已经消除，这是由于结构优化后的打击杆中间部分为一整个圆柱，应力集中现象消除。

2）结构优化后的打击杆与储能杆连接的两侧为寿命较短的薄弱环节，但已可以满足10000次机械寿命的要求。

图3-21 结构优化后的打击杆的寿命分布云图

a）A3钢 b）调质45钢 c）调质40Cr

结构优化前后的打击杆的疲劳寿命对比如图3-22所示，可见结构优化后的打击杆的疲劳寿命显著提高，材料选用A3钢、调质45钢和调质40Cr，均可以满足10000次机械寿命的要求。

图3-22 结构优化前后的打击杆寿命对比