1 Инновационный фон
Регулярные испытания механических характеристик (включающие время включения/отключения, скорость, расстояние открытия, перепробег, трехфазную несинхронность, время подпрыгивания и т.д.) для 10-киловольтовых внутренних вакуумных выключателей имеют решающее значение для обеспечения надежного энергоснабжения и стабильности сети. Производители обычно используют метод линейного датчика движущегося контакта, так как он точно отражает производительность через последовательные кривые движения между линейным передаточным стержнем и движущимися контактами.
Для облегчения тестирования производители добавляют отверстия для подключения датчиков и стойки для тестирования. Однако шасси привода, установленное в аппарате, блокирует нижнюю часть стержня, что требует установки датчика на стойке, которая часто недоступна или непрактична на месте без специального оборудования, делая работу с линейным датчиком трудоемкой. В качестве временного решения используются ротационные датчики (требующие ввода параметров хода), но многие выключатели не имеют подходящих отверстий на конце вала для соединения. Таким образом, новый переходник позволяет надежно соединить ротационный датчик с валом, упрощая установку.
2 Инновационная технология переходника
2.1 Технические требования
Для обеспечения надежного соединения между ротационным датчиком и концом главного вала необходимо решить следующие три основные проблемы:
После установки переходника необходимо обеспечить, чтобы осевая центральная линия рычага главного вала выключателя совпадала с осевой центральной линией соединения датчика, то есть сохранялась коаксиальность.
После фиксации переходника угол поворота должен быть одинаковым с углом поворота рычага главного вала выключателя при движении, и не должно быть дополнительного вращения, кроме вращения главного вала, то есть необходимо преодолеть внешнее вращение главного вала.
После фиксации переходника не должно быть осевого перемещения. Это также является сложностью в решении проблемы соединения, то есть необходимо подавить осевое перемещение.
2.2 Решения
(1) Погрешность точности обработки внешнего круга главного вала рычага выключателя контролируется в пределах 0,01 мм. Поэтому можно полностью использовать внешний круг главного вала для позиционирования центральной линии переходника, эффективно поддерживая коаксиальность.
(2) В связи с необходимостью сборки рычага, главный вал рычага выключателя обрабатывается с канавками шириной 8 мм или 10 мм (с некоторыми вариациями), и погрешность контролируется в пределах 0,01 мм, что точно соответствует внешнему диаметру болтов высокой прочности класса 8.8 M8 и M10, эффективно преодолевая внешнее вращение главного вала.
(3) После фиксации переходника нет компонентов с большим осевым перемещением или значительной осевой силой. Фиксация переходника на шпинделе рычага выключателя с помощью круглого тонкого магнита высокой мощности может противодействовать осевому смещению датчика, вызванному вибрациями выключателя во время измерений, эффективно подавляя осевое перемещение.
Используя конструктивные особенности выключателя, нам удалось успешно разработать переходник с осевым магнитным креплением для ротационного датчика скорости вакуумного выключателя, который использует внешний круг главного вала рычага для позиционирования осевой линии.
Согласно проекту, выбрана заготовка из стали Q235A длиной 60 мм и диаметром 40 мм, которая обрабатывается на токарном станке в круглую полностью закрытую конструкцию. Внутренний диаметр передней части обрабатывается до 32 мм с погрешностью размера, контролируемой в пределах 0,01 мм, для обеспечения точного соответствия концу шпинделя; задняя часть обрабатывается в круглый стержень диаметром 12 мм для соединения с датчиком. На противоположных сторонах корпуса сверлятся два круглых отверстия с внутренним диаметром 8 мм и нарезаются резьбы для установки болтов высокой прочности M8 и M10.
Приобретается магнитная пластина диаметром 16 мм и толщиной 2 мм. На заднем круглом стержне корпуса сверлится отверстие для обработки переходного соединительного стержня для соединения с муфтой вала. Готовая конструкция показана на рисунке 1:
3 Эффект применения
Общая сборка ротационного датчика была выполнена с использованием переходника, и эффект полевых испытаний показан на рисунке 3. После завершения проектирования и изготовления переходника для ротационного датчика был выбран внутренний вакуумный выключатель VS1-12 с резьбовым отверстием для переходника ротационного датчика на конце вала. Используя тот же тестер механических характеристик выключателя, были проведены сравнительные испытания с оригинальным переходником и переходником для установки ротационного датчика с винтом.
При сравнении с оригинальным переходником разница в трех наборах данных самопроверки находилась в пределах двух десятичных знаков (фактические результаты измерений округлены до одного десятичного знака), что указывает на хорошую стабильность этого переходника; при сравнении с переходником для установки с винтом разница в трех наборах данных также находилась в пределах двух десятичных знаков (фактические измерения округлены до одного десятичного знака), что указывает на соответствие точности его дизайна требованиям.
В реальном использовании заметно изнашиваются концы болтов высокой прочности M8 или M10, которые соответствуют канавке. Поэтому обычно предоставляется 2-3 запасных болта. Если даже небольшой зазор вращения, они немедленно заменяются. Обычно новые болты нужно заменять после тестирования около 30 единиц.