چگونه می‌توانید مفصل انتقال را برای سنسور چرخشی اندازه‌گیری سرعت در برشکن خلأ داخلی ۱۰ کیلوولت نصب کنید

۱ پیش‌زمینه نوآوری

آزمون‌های منظم مشخصات مکانیکی (شامل زمان بستن/باز کردن، سرعت، فاصله باز شدن، سفر اضافی، عدم همزمانی سه‌فازی، زمان نوسان و غیره) برای قطع‌کننده‌های خلاء داخلی ۱۰ کیلوولت حیاتی است تا تامین برق مطمئن و ثبات شبکه را تضمین کند. تولیدکنندگان معمولاً از روش سنسور خطی تماس متحرک برای آزمون استفاده می‌کنند، زیرا این روش از طریق منحنی‌های حرکت یکسان بین میله انتقال خطی و تماس‌های متحرک عملکرد را به درستی منعکس می‌کند.

برای تسهیل آزمون، تولیدکنندگان سوراخ‌های اتصال سنسور و قفسه‌های آزمون اضافه می‌کنند. با این حال، بدنه پیشران که روی دستگاه نصب شده است، بخش پایین میله را مسدود می‌کند و نیاز به نصب سنسور بر روی قفسه را می‌طلبد که اغلب بدون تجهیزات ویژه در محل امکان‌پذیر نیست و این کار با سنسور خطی دشوار است. در صورت استفاده از سنسورهای چرخشی (که نیاز به ورودی پارامترهای حرکت دارند) به عنوان جایگزین، بسیاری از قطع‌کننده‌ها سوراخ‌های مناسب در انتهای محور ندارند. بنابراین، یک مفصل انتقالی جدید امکان اتصال قابل اعتماد سنسور چرخشی به محور را فراهم می‌کند و نصب را ساده می‌کند.

۲ فناوری نوآورانه مفصل انتقالی
۲.۱ نیازهای فنی

برای تضمین اتصال قابل اعتماد بین سنسور چرخشی و انتهای محور اصلی، باید مسائل اصلی زیر حل شوند:

• پس از نصب مفصل انتقالی، باید خط مرکزی بازوی محور قطع‌کننده با خط محوری مرکزی کوپل سنسور مطابقت داشته باشد، یعنی مرکزیت هم‌محور را حفظ کند.

• پس از ثابت کردن مفصل انتقالی، زاویه چرخش باید با زاویه چرخش بازوی محور اصلی قطع‌کننده در حین حرکت مطابقت داشته باشد و هیچ چرخش اضافی غیر از چرخش محور اصلی وجود نداشته باشد، یعنی باید چرخش خارجی محور را غلبه کند.

• پس از ثابت کردن مفصل انتقالی، نباید حرکت محوری وجود داشته باشد. این نیز دشواری در حل مشکل اتصال است، یعنی باید حرکت محوری را کاهش دهد.

۲.۲ راه‌حل‌ها

(۱) دقت تولید دایره خارجی بازوی محور اصلی قطع‌کننده به حد ۰.۰۱ میلی‌متر کنترل می‌شود. بنابراین، می‌توان از دایره خارجی محور برای تعیین خط مرکزی مفصل انتقالی استفاده کرد و به این ترتیب مرکزیت هم‌محور را مؤثر حفظ کرد.

(۲) به دلیل نیاز به مونتاژ بازو، بازوی محور اصلی قطع‌کننده با کانال‌های کلیدی با عرض ۸ میلی‌متر یا ۱۰ میلی‌متر (با برخی تغییرات) پردازش می‌شود و خطای آن به حد ۰.۰۱ میلی‌متر کنترل می‌شود که می‌تواند دقیقاً با قطر خارجی پیچ‌های پرقدرت M8 و M10 درجه ۸.۸ مطابقت داشته باشد و به این ترتیب چرخش خارجی محور را غلبه کند.

(۳) پس از ثابت کردن مفصل انتقالی، هیچ قطعه‌ای با حرکت محوری در مقیاس بزرگ یا نیروی محوری قابل توجه وجود ندارد. ثابت کردن مفصل انتقالی بر روی محور بازوی قطع‌کننده با استفاده از مغناطیس قوی لایه‌ای دایره‌ای می‌تواند حرکت محوری سنسور ناشی از ارتعاشات عملیاتی قطع‌کننده در حین اندازه‌گیری را کاهش دهد و به این ترتیب حرکت محوری را کاهش دهد.

با استفاده از ویژگی‌های ساختاری قطع‌کننده، موفق به توسعه یک مفصل انتقالی ثابت مغناطیسی محوری برای سنسور چرخشی اندازه‌گیری سرعت قطع‌کننده خلاء شده‌ایم که از دایره خارجی بازوی محور اصلی برای تعیین محور استفاده می‌کند.

براساس طرح طراحی، یک میله آهن Q235A با طول ۶۰ میلی‌متر و قطر ۴۰ میلی‌متر به عنوان قالب انتخاب شده و در یک ماشین تراش به ساختار دایره‌ای تمام بسته تبدیل می‌شود. قطر داخلی سمت جلو به ۳۲ میلی‌متر پردازش شده و خطای ابعادی آن به حد ۰.۰۱ میلی‌متر کنترل می‌شود تا اتصال دقیق با انتهای محور را تضمین کند؛ سمت دیگر به میله دایره‌ای با قطر ۱۲ میلی‌متر برای اتصال سنسور پردازش می‌شود. دو سوراخ دایره‌ای با قطر داخلی ۸ میلی‌متر در طرفین بدنه حفر شده و برای نصب پیچ‌های پرقدرت M8 و M10 تراشیده می‌شوند.

یک لایه مغناطیسی قوی با قطر ۱۶ میلی‌متر و ضخامت ۲ میلی‌متر خریداری شده است. یک سوراخ در میله دایره‌ای سمت دیگر بدنه حفر شده و برای ساخت میله اتصال انتقالی با کوپل محور تراشیده می‌شود. ساختار نهایی در شکل ۱ نشان داده شده است:

• جزء a: با کوپل محور اتصال می‌کند تا اتصال قابل اعتماد سنسور چرخشی را فراهم کند؛

• جزء b: قطر خارجی پیچ‌های پرقدرت M8/M10 با کانال کلیدی انتهای محور مطابقت دارد تا چرخش اضافی مفصل انتقالی را حذف کند؛

• جزء c: دایره خارجی مفصل انتقالی با دایره خارجی محور مطابقت دارد تا مرکزیت هم‌محور بین مفصل انتقالی و محور را تضمین کند؛

• جزء d: لایه مغناطیسی دایره‌ای قوی مفصل انتقالی را از طریق جذب مغناطیسی به محور بازوی قطع‌کننده ثابت می‌کند و حرکت محوری سنسور ناشی از ارتعاشات در حین اندازه‌گیری را کاهش می‌دهد و به این ترتیب حرکت محوری را کاهش می‌دهد.

۳ اثر کاربردی

مجموعه‌سازی کلی سنسور چرخشی با استفاده از مفصل انتقالی کامل شد و اثر آزمون میدانی در شکل ۳ نشان داده شده است. پس از طراحی و ساخت مفصل انتقالی سنسور چرخشی، یک قطع‌کننده خلاء داخلی VS1-12 با سوراخ پیچ‌دار برای مفصل انتقالی سنسور چرخشی در انتهای محور انتخاب شد. با استفاده از همان تست‌کننده مشخصات مکانیکی قطع‌کننده، مقایسه‌های آزمون با مفصل انتقالی اصلی و مفصل انتقالی برای نصب سنسور چرخشی با پیچ‌گرد انجام شد.

در مقایسه با مفصل انتقالی اصلی، تفاوت در سه مجموعه داده اندازه‌گیری خودآزمایی در دو رقم اعشار (نتایج واقعی با یک رقم اعشار ذخیره می‌شوند) بود که نشان‌دهنده پایداری خوب این مفصل انتقالی است؛ در مقایسه با مفصل انتقالی برای نصب پیچ‌گرد، تفاوت در سه مجموعه داده اندازه‌گیری نیز در دو رقم اعشار بود (نتایج واقعی با یک رقم اعشار ذخیره می‌شوند) که نشان‌دهنده دقت اندازه‌گیری طراحی آن مطابق با نیاز است.

در استفاده واقعی، اصطکاک انتهای پیچ‌های پرقدرت M8 یا M10 که با کانال کلیدی مطابقت دارند نسبتاً قابل توجه است. بنابراین معمولاً ۲ تا ۳ پیچ اضافه برای هر یک فراهم می‌شود. اگر حتی کمترین فضای چرخشی وجود داشته باشد، فوراً جایگزین می‌شوند. معمولاً پیچ‌های جدید پس از آزمون حدود ۳۰ واحد جایگزین می‌شوند.