中低压开关设备电动操作进出车机构设计

２设计原理及结构…
中低压开关设备本体或下级线路在检修前，需要
收稿日期：２００９—０６—０８ 作者简介：谢玉琥（１９７３一），男，甘肃天水人，工程师，主要从事中高压开关设计。 ・８４・
万方数据
以实现底盘车丝杠的转动，最终达到电动操作中置断
路器手车的目的。断路器手车到位后接近开关感应 电动、手动离合功能，保留了原手动操作断路器手车 进出车的功能（见图４）。
面是经过处理的圆弧面，所以容易使两齿轮啮合，齿 轮啮合后，装上图４所示压块，并用螺丝轻微压住底
盘车前框架，以防进出车时齿轮脱离；断路器手车由
柜内移出柜外时，松开压住底盘车前框架的螺丝，去 掉压块，利用转运车将断路器手车拉出柜外。
２２０００百蒜ｙＦｎ－ｙｏ－ｙ。≤矿ＦＰｌ（ＭＰａ）
五，个
一
作用下复位啮合。
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图ｌ手车电动进出机构 图２断路器底盘车
断路器底盘车（见图２）丝杠上（该丝杠是用于断 路器手动进出车操作的主要零部件）安装一个输入 齿轮，开关柜柜体中隔板下部安装一个齿轮机构和电 机（见图３），中隔板上开方孑Ｌ，使输出齿轮伸出中隔 板，通过电机转动，带动输出齿轮转动（输出齿轮与 电机输出轴同轴），输出齿轮与输人齿轮相啮合，所
许多不足之处，如传动力较小，机构精度要求高等。
笔者介绍一种新型的开关设备中置断路器手车 电动进出机构，通过该传动机构可实现中置断路器手 车在开关柜内由试验位置到工作位置的电动操作，同 时还具有原手动操作功能，是一种集优越使用性能和 漂亮外观于一体的中置断路器手车电动进出机构，如 图ｌ所示。该机构具有机构体积小、传动环节少、能 量损耗小、传动力距大、传动力平稳等优点。
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引
言
将中置断路器手车分闸并从运行位移动到试验位，以 尽可能保证人身安全，在检修完成后再将断路器手车 从试验位移动到运行位然后合闸。 中置断路器手车安装在底盘车上，开关柜内设有 左右轨道，底盘车通过左右轨道实现在试验位和运行 位的移动，传统开关柜都是通过手动操作底盘车丝杠 转动来完成。
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图４进出车机构
轮齿许用弯曲应力由下式确定［２】：
盯ＦＰ＝盯Ｆｌｉ。‰ｙｘ ｙｓ／Ｓ蛐。（ＭＰａ）
经校核，轮齿弯曲强度合格。
５
总
结
随着电力事业、配电自动化、人性化的发展，人们 对供电质量的要求越来越高，特别是变电站自动化与 电力电子装置在电力系统中的应用，对配电网络底层 的开关设备提出了更高的、智能化的技术要求，希望 它们具有监测、监控、保护、通讯、远程网络监测等方 面的功能，而监测、监控、保护、通讯等属于二次系统， 开关设备为一次系统。通常二次系统和一次系统是 由不同厂家生产，随着技术的发展，越来越多的电力 企业将要求一次设备开关和二次系统统一起来，从整 体设计出发，实现一次设备开关智能化，从而简化系 统内部接线，降低成本，缩小体积，节省占地面积，节 省电缆，减少现场安装调试工作量，降低系统运行费 用。这种要求成为当前中压开关设备的一个重要的 发展方向。 智能化开关设备，在技术上涉及计算机、电子、通
—Ｉ・・・————————＿一・机械研究与应用・—Ｉ—＿—－＿＿Ｉ—－——＿－
中低压开关设备电动操作进出车机构设计
谢玉琥
（天水长城开关厂有限公司．甘肃天水７４１０１８）
设计与制造
摘要：介绍一种中低压成套开关设备的中置断路器手车电动进出机构，解决现有中置断路器手车的电动操作，它是 实现智能化开关柜所需的电动操作断路器手车的关键结构要素。其主要特征为：在断路器手车的底盘车丝 杠上（该丝杠是用于断路器进出车手车手动操作的主要零部件）安装一个齿轮，开关柜柜体上安装一个齿轮 机构和电机，通过电机转动，带动齿轮转动，实现底盘车丝杠的转动，最终逸到电动操作中置断路器手车的目 的。该机构具有电动、手动离合功能，保留了原手动操作断路器手车进出车的功能。 关键词：中低压开关设备；断路器手车；电动进出操作机构 中图分类号：，ｒＭ２０５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４４１４（２０。９）０４一００８４一０２
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到位信号，由控制装置控制电机的停转。该机构具有
３工作原理口一Ｊ
３．１
・机械研究与应用・一
设计与制造
畋＝ｍ・互（互取整数，ｍ＝２），得如＝８２ｍｍ，乙＝４ｌ。 转距正＝ｎ２／，１１×疋＝５１．９Ｎ・ｍ。 （６）强度校核 强度条件：盯Ｆ≤盯ＦＰ 轮齿弯曲强度校核公式如下【ｌ Ｊ：
ＫＴ．
盯Ｆｌ
（４）输出齿轮的确定输出齿轮的大小可通过
中置断路器手车是中压开关设备的主要元件，在 开关设备的总体构成中占有相当重要的地位。长期 以来，作为中、低压成套开关柜的主元件的断路器手 车在开关柜内由试验位置到工作位置的移动都通过 人力手动操作完成。该操作方式不但费时、费力，更 无法适应智能化开关柜的断路器操作模式。对于中 置断路器手车电动进出操作，国内企业正处在研发阶 段。虽然目前已有中置式真空断路器底盘车的电动 操作单元（专利号为２００５２０１１９６９１．３），该技术采用 涡轮蜗杆和链轮传动，这种结构虽然比较紧凑，但有
讯、保护、测量、自动控制、传感技术、机械等多方面学
科，要达到较完善的智能化开关设备必须是各专业人 员的协调和各相关单位之间的合作才能实现，随着智 能化开关设备的不断发展完善，１０ｋＶ智能化开关设 备必将是配电自动化系统基础层的发展方向，智能化 开关作为配电自动化不可缺少的组成部分，将有着广 阔的市场前景。 由于电机安装位置的特定性 参考文献：
图３齿轮机构和电机
３．２手动操作解锁装置 手动操作前，需要用手动操作解锁钥匙插入图３ 的解锁机构轴中，推人并旋转，使输出齿轮和输入齿 轮离合并锁定，然后用进出车操作手柄直接操作。在 手动操作完成后，用手动操作解锁钥匙插入图３所示 的解锁机构轴中旋转解锁，输人齿轮将在弹簧的推动
４传动设计及计算
这里，底盘车丝杠导程为１０ＩＩ埘，行程为２００ｍｍ，并 要求操作力矩不小于３５Ｎ・ｍ，采用间歇性操作方式。 （１）考虑到断路器手车进出车需简单可靠，所以 选取直齿圆柱齿轮传动。根据齿轮模数的选择原则， 选取模数ｍ＝２。 （２）输入齿轮的确定 由于底盘车高度４５ｍｍ， 全齿高＾，＝２．２５×２＝４．５，输入齿轮装配后应露出 全齿，所以选取分度圆直径盔＝５０，则齿数ｚ，＝ｄ，／ ｍ＝２５。由于是一般用途，齿轮材料选取４５号钢。
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＝８５Ｎ・ｍ。
［２］濮良贯．机械设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９８９． ［３］牟致忠．机械零件可靠性设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社．１９８８． ・８５・
万方数据
［１］唐招民，李质芳．机械设计［Ｍ］．西安：西安交通大学出版杜．
１９９５．
因考虑到齿轮离合较频繁，采用硬齿面，表面淬火船
＝４５０．５００【３１。
（３）电机的选取
和进出车速度的限制，决定采取一个增速机构，这样，
电机的输出转速就不能过大，力矩不能过小，因此选 取电机输出转速８／ｌｌｌｉｎ，额定功率形＝７０，额定转距ｒ
电机安装位置、传递转距的大小、输入齿轮的转速等因
素来同确定，现已知ａ＞６５咖，ｄ。＝５０，则畋＞４０，由
（５）相关参数确定中心距口＝ｍ（互＋ｚ：）／２
＝６６ｍｍ；齿数比ｕ＝磊／ｚｌ＝１．６４；传动比ｉ＝ｌ／ｕ，由于两接触齿轮
Ｏ．６ｌ；输入齿轮转速，ｌｌ＝，１２刀＝１３．１／ｍｉｎ；输入齿轮