低压电器(2006N06)
基于匿拟样机技术的塑壳断路器拒分现象仿真分析
取k与n、n与in在碰撞约束中的参数——包容值为0．1 mm(此包容值与零件的材质和热处理情况有关)‘5。，仿真分析的结果见表2～表7。
表2 DV．1取值变化对滑扣和拒分的影响 mm
表3 DV-2取值变化对滑扣和拒分的影响 mm
表4 DV-3取值变化对滑扣和拒分的影响 mm
表5 DV．4取值变化对滑扣和拒分的影响 mm
表6 DV-5取值变化对滑扣和拒分的影响 rnm
表7 DV-6取值变化对滑扣和拒分的影响 rnm
一12一
通过仿真分析，某些尺寸变量变化到一定值时会出现拒分现象。但现实机构的零件由于是用模具成型而得，尺寸偏差不会很大，通过对机构零件的测量，也可以说明这个问题。所以以上尺寸的偏差不应是断路器拒分的主要原因。1．3仿真分析实际拒分现象产生的原因
断路器的拒分现象主要是指开关在接到脱扣指令时无法正常脱扣，主要发生在断路器刚装配好后的试验操作中和正常的通电工作中，也即发生在热态过程中。通过ADAMS仿真分析，拒分过程主要是在in的接触圆弧面转过n的对应窗口时,rl无法逆时针转动使跳扣脱开，而使整个机
构无法脱扣。
分析n此时的受力状况，n此时受到k给他的接触压力和摩擦力，还有n转动中心的摩擦力和复位扭簧给它的扭转反力(见图5)，由于扭簧的扭转反力与k的接触压力比起来较小。因此，n脱扣时转动的主要动力为接触力和转动中心的摩擦力。这里分别讨论这两个力对机构拒分的影
响。
1．3．1 跳扣k对n的接触压力和摩擦力的影响
此两力的合力大小和方向与n和k接触的位置有关，即与图6中x的值有关，以地面坐标系为参考点，机构n的转动中心到k窗口的垂直距离X为单独的设计变量，进行设计研究。根据产品结构的实际情况，设置它们的变化范围为(一1，1)(见表8)，观察它们的取值对机构拒分
的影响。
表8 设计蛮-的耵信赤。一一 ～—222一一——
m…芝竺邀 ．设计变量 含义 初始值变化范；■ jiil丽丽而r—／ram～～／rnm L～ 宣旦笪垂直距离 9.7 —1,1 么 蓼
表9变量取不同值时对应脱扣时间的仿真结果 图7在x取最小值时机构的拒分现象
通过仿真，发现在x取最大值时无法脱扣。分析发现在不考虑n转动中心的摩擦力时，n受到跳扣对它的接触压力的合力在转动中心与接触点的连线0，B的左侧时，开关可以脱扣；而合力在0，B的右侧时，开关无法脱扣(见图6)。在x取最大值时，合力的方向明显在0，B的右侧。使开关无法脱扣。
图6在x取最大值时机构的拒分现象
同时，x值取最小值时也无法脱扣。分析发现，当11逆时针转到脱扣位置时，k还无法脱出n的窗口，造成开关无法脱扣(见图7)。因此，要使开关在脱扣过程中不拒分，接触窗口的x值不能设计的太大或太小、太大，下锁扣在跳扣的接触力下无法转动，开关无法脱扣；太小，即使n可以转到脱扣位置，但k无法脱出n的窗口，机构还是无法脱扣。经仿真分析，机构下锁扣的设计尺寸为最优值。
1．3．2下锁扣n转动中心的摩擦力的影响
下锁扣n转动中心的摩擦力取决于转动中心的转轴0，与n配合孔的接触情况，按照图纸要求，其应该是孔轴问隙配合。由于转轴的材料为滚针，表面很光滑，所以在间隙配合时，摩擦力不大，在仿真分析时，静摩擦系数取0．3，动摩擦系数取0．1，仿真分析机构，结果无拒分现象发生。但在实际工作过程中，机构有拒分现象。在排除其他原因后决定加大动摩擦系数，在摩擦系数取0．5时发生拒分，如图8—10所示。图8为下锁扣转动中心摩擦力过大时的拒分现象，图9为机构拒分时再扣距离的变化曲线，图10为机构拒分时扣住距离的变化曲线。因此，摩擦力过大也能引起断路器拒分。
图8下锁扣n转动中心摩擦力过大时产生的拒分现象
分析实际拒分的机构，发现1"1的转动孔比设计尺寸要小，调查得知这是由于模具在工作过程中冲头不断磨损，使冲出的孑L不断变小，造成过渡配合。另外，在开关工作过程中，整个开关处于热定的意义。
(上接第13页)
3·O
2 5
2．0 l 1 5、篓1．o
O·5
0
-0．5
图9机构拒分时再扣距离的变化曲线
图10机构拒分时扣住距离的变化曲线
态，n的转动孔由于热膨胀的作用，孔的尺寸变小，而滚针受热膨胀尺寸变大，最终造成转动部分卡住，使开关拒分。这是开关热态拒分的主要原因。因此，解决断路器拒分现象；在生产过程中要加强检查，关注模具的磨损情况。同时，经仿真发现，n的转动孔的尺寸适当增大对机构的速度没有影响。在此基础上，对其孔轴间隙配合的尺寸调大两级公差。经验证，解决了断路器拒分的问题。
一38—
2 结束语
本文通过对M1型塑壳断路器的拒分问题进行仿真分析和试验研究，发现造成产品拒分的原因有：①n的锁扣窗IZl到旋转中心的距离不能太大也不能太小；②生产过程中要注意模具的磨损情况。针对以上原因，利用UG软件和ADAMS优化了锁扣窗lZl的距离尺寸，并改进了n旋转中心的孔轴配合公差，通过仿真分析和样机试验，证实此方案能有效解决断路器的拒分问题。
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