开关操作系统强度计算方法分析

开关分合操作时，分闸加速度大于合闸加速度，因此，分闸操作力对零部件强度考核较严。

1.最大工作负荷

按式（9-26）确定了分闸簧输出的终压（拉）力P_Tf2，取P_Tf1=0.4P_Tf2，使P_Tf2取偏大值，以适应强度核算的需要。见图9-15，再将机构分簧输出力P_Tf2从外拐臂B点折算到内拐臂A点（亦绝缘操作杆下方）：

操作力P_m为做直线运动的、与动触头相连的零部件分闸时承受的极限力；

操作力P_Tf2为机构输出拐臂、连接杆件BD及开关外拐臂O₂B承受的极限力。

产品试验数据：145kV P.GCB：P_Tf2=29550N（三相操作力）

252kV P.GCB：P_Tf2=20125N（单相操作力）

产品进行零部件强度核算时，将分闸操作力（P_m和P_Tf2）作为静负荷处理。

2.零部件强度核算

（1）抗张强度

P_b=Sσ_s≥KP_m（或P_Tf2） （9-32）

式中 S——零件最小受力截面积（mm²）；

K为设计安全系数，1.67（塑性料），2.5（脆性料）；

σ_s——材料塑性变形应力（MPa），对于无确定σ_s的金属材料零件，可取0.65σ_b

计算。

（2）抗剪强度

（3）螺纹抗拉强度(www.zuozong.com)

P_τa=0.75πd₁btnτ≥KF_m（或P_Tf2） （9-34）

式中 d₁——螺纹中径（mm）；

b——螺纹宽系数b=0.87；

t——螺距（mm）；

n——螺纹圈数；

τ——材料抗剪应力（MPa）。

无缝钢管τ=σ_0.2；优质冷拉钢材τ=σ_s；铝材τ=σ_b/2。

（4）绝缘操作杆强度计算

按式（9-32）设计绝缘杆件及接头强度：

用湿法缠绕环氧玻璃布管时，式中σ_s取0.65×100MPa；

用真空浸渍环氧玻璃布管时，式中σ_s取0.65×400MPa；

接头用合金铝棒2A12-T4，式中σ_s取0.65×390MPa；对于操作负荷特别大的绝缘操作杆，金具可选用超硬铝7A04，式中σ_s取其σ_0.2=420～460MPa，τ=290MPa。

按下式设计接头粘接强度：

P_j=πD_jl_j[σ_j]＞1.67P_m （9-35）

式中 D_j——粘接环面直径（mm）；

l_j——粘接环面高（mm）；

[σ_j]——许用粘接应力，15MPa，见表6-5。