[发明专利]一种隔离开关合闸力矩的仿真计算方法

权利要求书

1.一种隔离开关合闸力矩的仿真计算方法，其特征在于，步骤包括：

步骤A：在SolidWorks软件中搭建隔离开关的三维模型：

A1：根据隔离开关设计图纸确定各零件的尺寸，利用SolidWorks软件搭建隔离开关中各零件的三维模型，存储为后缀为.SLDPRT的文件；

根据隔离开关触头的长度、宽度、高度、厚度、弧度，通过SolidWorks搭建得到触头文件；

根据隔离开关内触指的长度、宽度、高度、弧度，通过SolidWorks搭建得到内触指文件；同样的，通过SolidWorks搭建得到外触指文件；根据内、外触指的长度、宽度、高度，通过SolidWorks搭建分别得到弹簧挡板1文件和弹簧挡板2文件；

根据隔离开关主动极导电臂的长度、宽度、高度、厚度，通过SolidWorks搭建得到主动极导电臂文件；同样的，通过SolidWorks搭建得到从动极导电臂文件；

根据隔离开关主动极绝缘支柱的高度、伞裙个数、半径、弧度，通过SolidWorks搭建得到主动极绝缘支柱文件；同样的，通过SolidWorks搭建得到从动极绝缘支柱文件；

根据隔离开关主动极轴承座的半径、高度、槽口数、槽口半径，通过SolidWorks搭建得到主动极轴承座文件；同样的，通过SolidWorks搭建得到从动极轴承座文件；

根据隔离开关操作杆的长度、半径，通过SolidWorks搭建得到操动杆文件；

根据隔离开关操动拐臂ab的长度、半径、厚度，通过SolidWorks搭建得到操动拐臂ab文件；

根据隔离开关操动连杆bc的长度、半径、厚度，通过SolidWorks搭建得到操动连杆bc文件；

根据隔离开关主动极拐臂cd和de的长度、半径、厚度，通过SolidWorks搭建得到主动极拐臂cd文件和主动极拐臂de文件；

根据隔离开关极间连杆ef的长度、半径、厚度，通过SolidWorks搭建得到极间连杆文件；

根据隔离开关从动极拐臂fg的长度、半径、厚度，通过SolidWorks搭建得到从动极拐臂fg文件；

A2：根据隔离开关设计图纸获取各个零件的相对位置，根据各个零件的相对位置将其装配在一起；搭建完成后，得到隔离开关三维模型装配体文件；

通过SolidWorks建立后缀为.SLDASM的空白装配体文件，将所有建立好的零件文件导入，设置界面为俯视图；

首先将主动极轴承座放置到界面原点，根据隔离开关主动极中心d与从动极中心g的距离在X正方向放置从动极轴承座；

根据操动拐臂ab的a点与原点d的坐标轴相对位置沿X轴正方向放置操动拐臂ab；

将操作杆一端以a点为基准，沿Y轴负方向放置；

以操动拐臂ab的b点为基准沿X轴负方向放置操动连杆bc；

根据主动极拐臂cd与主动极中心d与从动极中心g连线的角度θ_cdg放置主动极拐臂；

根据主动极拐臂de与主动极中心d与从动极中心g连线的夹角θ_edg放置主动极拐臂de；

根据从动极拐臂fg与主动极中心d与从动极中心g连线的夹角θ_fgd放置从动极拐臂fg；

将极间连杆ef两端分别放置在主动极拐臂de的e点和从动极拐臂fg的f点；

将主动极绝缘支柱以d点为中心沿Y轴正方向放置；将从动极绝缘支柱以f点为中心沿Y轴正方向放置；

将主动极导电臂以d点为基准沿Z轴负方向放置，沿Y轴平移至主动极绝缘支柱顶部；

将从动极导电臂以f点为基准沿Z轴负方向放置，沿Y轴平移至从动极绝缘支柱顶部；

根据内、外触指间距将内、外触指放置到主动极导电臂啮合端；在内、外触指两边沿导电臂边线分别放置弹簧挡板1和弹簧挡板2；

将触头放置于从动极导电臂啮合端中心；

A3：将装配体文件保存为后缀是.x_t的Parasolid文件并导出得到隔离开关三维模型Parasolid文件；

步骤B：将隔离开关三维模型Parasolid文件导入Adams中并设置各零件的材料类型；

将隔离开关三维模型Parasolid文件导入Adams中；设置触头、触指的材料为铜；设置主动极导电臂和从动极导电臂的材料为铝；设置操作杆、操动拐臂ab、操动连杆bc、极间连杆ef、主动极拐臂cd、主动极拐臂de、从动极拐臂fg、弹簧挡板1、弹簧挡板2、主动极轴承、从动极轴承的材料为钢；设置主动极绝缘支柱和从动极绝缘支柱的材料为陶瓷；

步骤C：在Adams中设置隔离开关各零件间的约束关系：

在运动副模块中选择旋转副，分别选中操作杆和ground，将旋转副r1设置在操作杆的旋转中心a；

在运动副模块中选择旋转副，分别选中操动拐臂ab和操动连杆bc，将旋转副r2设置在操动拐臂ab与操动连杆bc的连接点b；

在运动副模块中选择旋转副，分别选中操动连杆bc和主动极拐臂cd，将旋转副r3设置在操动连杆bc与主动极拐臂cd的连接点c；

在运动副模块中选择旋转副，分别选中主动极拐臂cd和主动极轴承座，将旋转副r4设置在主动极轴承座中心d；

在运动副模块中选择旋转副，分别选中主动极轴承座和主动极拐臂de，将旋转副r5设置在主动极轴承座中心d；

在运动副模块中选择旋转副，分别选中主动极拐臂de和极间连杆ef，将旋转副r6设置在极间连杆ef和主动极拐臂de的连接点e；

在运动副模块中选择旋转副，分别选中极间连杆ef和从动极拐臂fg，将旋转副r7设置在极间连杆ef和从动极拐臂fg的连接点f；

在运动副模块中选择旋转副，分别选中从动极拐臂fg和从动极轴承座，将旋转副r8设置在从动极轴承座的中心g；

在运动副模块中选择固定副，分别选中操作杆和操动拐臂ab，将固定副h1设置在操动拐臂ab的a点；

在运动副模块中选择固定副，分别选中主动极轴承座和主动极绝缘支柱，将固定副h2设置在主动极轴承座的中心d；

在运动副模块中选择固定副，分别选中从动极轴承座和从动极绝缘支柱，将固定副h3设置在从动极轴承座的中心f；

在运动副模块中选择固定副，分别选中主动极导电臂和触头，将固定副h4设置在触头中心；

在运动副模块中选择移动副，分别选中内触指与弹簧挡板1，将移动副n1设置在内触指中心，方向由内触指指向弹簧挡板1；

在运动副模块中选择移动副，分别选中外触指与弹簧挡板2，将移动副n2设置在外触指中心，方向由外触指指向弹簧挡板2；

步骤D：设置隔离开关多体动力学模型中零件间的作用力：

D1：在力模块中选择拉压弹簧，选中内触指中心与弹簧挡板1中心，在内触指与弹簧挡板1之间设置弹簧1，以同样的操作在外触指和弹簧挡板2之间设置弹簧2，按照实际设备内、外触指弹簧的劲度系数k、阻尼d_s、正常状态下压缩量l，设置弹簧1、2的劲度系数k、阻尼d_s、预应力F_p＝-k×l；

D2：在力模块中选择接触力，在接触力设置框中I实体设置为触头，J实体设置为内触指，建立触头与内触指间的接触力c1；设置接触力的阻尼系数d_c设为10；穿透深度m设置为0.02mm；通过式求取刚度系数K；

式中，R₁，R₂分别为触头与触指在接触点的弧度半径；E₁，E₂分别为触头和触指材料的杨氏模量，μ₁，μ₂分别为触头和触指材料的泊松比；以相同的方式设置触头与外触指间的接触力c2；

D3：将触头与内外触指滑动摩擦的静摩擦系数设置为0.1，动摩擦系数为0.2；连杆关节部位滑动摩擦的静摩擦系数为0.1，动摩擦系数为0.05；主、从动极轴承座滚动摩擦的静摩擦系数为0.004，动摩擦系数为0.003；

D4：在旋转副r1设置界面，对r1施加驱动m1，将驱动m1的时间函数function设为其中t_c为隔离开关合闸时间和θ为合闸前后操动拐臂ab的旋转角度；

步骤E：隔离开关合闸力矩的动力学仿真计算；通过Simulation Control模块设置仿真终止时间为t_c，仿真步数为2000步，进行隔离开关合闸过程动力学仿真计算；在驱动m1的测量模块选择力矩幅值测量，得到合闸力矩曲线。