淺談通用型斷路器小車導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)

楊德國(guó)　滕維波　王云濤　鄭金波　杜強(qiáng)

摘 要：鎧裝式金屬封閉開關(guān)設(shè)備廣泛應(yīng)用于變電站等場(chǎng)所，由于變電站定檢等工作安排，開關(guān)柜斷路器手車的運(yùn)維增多，本文討論了一種通用型斷路器手車導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)理念及具體實(shí)施，不僅能從根本上解決斷路器手車的位置轉(zhuǎn)換問題，而且具有良好的應(yīng)用前景，能夠?qū)崿F(xiàn)不同軌距手車的準(zhǔn)確使用，對(duì)提高運(yùn)維工作效率，增強(qiáng)安全性具有很好的意義。

關(guān)鍵詞：斷路器手車；導(dǎo)軌；通用型

中圖分類號(hào)： TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）12-174-2

1 設(shè)定目標(biāo)及可行性分析

1.1 設(shè)定目標(biāo)

非量化目標(biāo)：成功研制通用型斷路器小車導(dǎo)軌。

量化目標(biāo)：將研制通用型斷路器小車導(dǎo)軌的目標(biāo)設(shè)定為能承重280kg，同時(shí)能夠在輪距寬度760mm及以下的斷路器小車上通用。

1.2 可行性分析

通過統(tǒng)計(jì)可知，目前公司所屬的43座變電站中，35kV高壓開關(guān)柜的使用面數(shù)達(dá)到了502個(gè)間隔，斷路器小車自重在258kg至280kg之間，因此研制的通用型斷路器小車導(dǎo)軌不僅要能承重280kg而且在使用過程中不發(fā)生變形、凹陷等情況。小組成員對(duì)市場(chǎng)常見的鋼板、鋁合金板材、塑鋼板材進(jìn)行了初步調(diào)查，市面上多種型材都具備承受280kg物體的性能，因此可采用適當(dāng)?shù)募庸な侄芜M(jìn)行加工制作，技術(shù)方面可行。

2 提出方案并確定最佳方案

2.1 提出方案并選擇

為確保成果滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，首先對(duì)公司采用最多的ABB ZS3.2型高壓開關(guān)柜及VD4型斷路器小車進(jìn)行了測(cè)量，并查閱了安裝技術(shù)協(xié)議。通過測(cè)量及查閱相關(guān)的技術(shù)協(xié)議，可以得到以下數(shù)據(jù)：

①斷路器小車輪距708mm；

②導(dǎo)軌的高度從35mm到0mm；

③斷路器小車的車輪寬度20mm；

④斷路器小車的縱向尺寸686mm；

⑤高壓開關(guān)柜內(nèi)寬度1060mm；

⑥斷路器小車重量180kg。

因此，研制的通用型斷路器小車導(dǎo)軌必須滿足：導(dǎo)軌長(zhǎng)度>686mm；導(dǎo)軌寬度>686mm；導(dǎo)軌高度從35mm到0mm過渡；承重>180kg；軌道寬度>20mm。

小組成員按照實(shí)際的工作需求，對(duì)所研制的通用型斷路器小車導(dǎo)軌的性能進(jìn)行了分析，提出了三種方案：折疊式小車導(dǎo)軌、伸縮式小車導(dǎo)軌、組合式小車導(dǎo)軌。從適用性、難易度、經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，確定采用伸縮式小車導(dǎo)軌。

2.2 方案分解

根據(jù)裝置總體設(shè)計(jì)思路，討論出通用型斷路器小車導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)組成：軌道部分、連接部分、對(duì)接裝置。

2.3 方案選擇

2.3.1 軌道部分選擇

2.3.1.1 軌道材質(zhì)

經(jīng)過測(cè)量，斷路器小車通過四個(gè)鋼輪和軌道部分直接接觸，接觸面積為12cm2，考慮到接觸時(shí)導(dǎo)軌的形變，取形變系數(shù)1.2，所承受力為180kg，可得：

P=F/S=160/8×1.2×10-4=0.167MPa

其中：F——導(dǎo)軌承受力；S——接觸面積；P——導(dǎo)軌所需最低強(qiáng)度。

對(duì)鋁合金、鋼、鋁合金嵌入鋼板3種材料綜合分析，確定采用鋼材。Q235鋼是市面上最為常見的一種合金鋼，價(jià)格便宜且使用性能優(yōu)良，是日常生產(chǎn)首選鋼材，為此作為本次制作的推薦材料。

2.3.1.2 軌道結(jié)構(gòu)

2.3.1.3 軌道形式

為了增強(qiáng)導(dǎo)軌接觸的可靠性，確保斷路器小車能平穩(wěn)地從試驗(yàn)位置轉(zhuǎn)換到檢修位置，我們對(duì)限位軌道和凹槽軌道兩種可行的方案進(jìn)行了對(duì)比分析，最終采用凹槽軌道。

2.3.2 連接部分選擇

伸縮連接部分處于兩個(gè)導(dǎo)軌之間，通過收縮減少導(dǎo)軌的面積，便于攜帶和搬運(yùn)。為此需要選擇一個(gè)收縮率最高的折疊模式，來實(shí)現(xiàn)小車導(dǎo)軌的使用與收納存儲(chǔ)。

折疊率=S1/S2×100%，其中S1=小車導(dǎo)軌使用時(shí)的面積，S2=小車導(dǎo)軌存儲(chǔ)時(shí)的面積。

根據(jù)測(cè)量結(jié)果，斷路器小車輪距最大760mm，最小680mm，故伸縮率必須達(dá)到1.15才能滿足通用的最低要求。由于研制的小車導(dǎo)軌在折疊部分采用手動(dòng)方式，故對(duì)于精度的要求較低，只需滿足使用即可。同時(shí)使用和收納通過人工實(shí)現(xiàn)，因此選擇更加便宜的伸縮式單元作為連接部分。

對(duì)活動(dòng)網(wǎng)格和滑軌結(jié)構(gòu)綜合分析，確定采用滑軌結(jié)構(gòu)作為伸縮連接形式。

2.3.2.1 連桿和滑軌的材質(zhì)選擇

考慮到連接部分與軌道之間的連接，為便于選材和加工，滑軌選擇與軌道材料相同的Q235鋼，連接部分受力均小于導(dǎo)軌部分，Q235鋼滿足使用要求。

2.3.2.2 滑軌長(zhǎng)度計(jì)算

已知連桿的最小收縮尺寸為18cm，最大展開尺寸為42cm，導(dǎo)軌部分的總長(zhǎng)度為580cm，連桿打開的最穩(wěn)定角度為60度，設(shè)定連桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，滑軌長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，

則：L1/2=42cm，L2=2×42×sin60°=72.744cm

即滑軌的最小長(zhǎng)度應(yīng)為72.744cm，考慮到加工誤差，我們?nèi)』壍拈L(zhǎng)度為74cm。

2.3.2.3 連接部分與軌道部分結(jié)合形式選擇

軌道和連接部分如何結(jié)合，不僅關(guān)系到連接是否可靠，同時(shí)影響著整體的使用。在伸展和收縮時(shí)，不能出現(xiàn)卡澀等情況，尤其對(duì)于本裝置，收縮率在1.75左右，在60cm長(zhǎng)度上進(jìn)行，通過對(duì)選擇的兩種方式現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和類比論證，確定選擇活動(dòng)銷連接。

2.3.3 對(duì)接裝置的選擇

對(duì)接裝置位于小車導(dǎo)軌的最上端，是小車導(dǎo)軌與高壓開關(guān)柜的連接部分，能實(shí)現(xiàn)小車導(dǎo)軌與開關(guān)柜的準(zhǔn)確對(duì)接，其好壞和精確度直接影響操作的時(shí)間和效率，因此對(duì)接的精度和方式是本項(xiàng)的考核對(duì)象。

通過實(shí)際對(duì)斷路器小車鋼輪的測(cè)量，若能實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)軌的準(zhǔn)確對(duì)接，需滿足精度±2.0mm要求，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M的方式得出結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，確定采用定位卡扣的形式。

3 確定最佳方案

通過對(duì)軌道部分、連接部分及對(duì)接裝置進(jìn)行分析選擇，最終確定出以下最佳方案：

4 結(jié)語(yǔ)

研制的通用型斷路器小車導(dǎo)軌投入使用后，自重7.65kg可以一人搬運(yùn)，有效避免了搬運(yùn)和使用過程的磕碰，放置更為容易，由兩人操作改為一人操作，另一人監(jiān)護(hù)，為運(yùn)行人員操作提供了可靠的安全保障。同時(shí)，通用型斷路器小車導(dǎo)軌強(qiáng)度可靠，有效地避免了使用過程中對(duì)斷路器小車的損傷，極大地實(shí)現(xiàn)了安全效益。

參 考 文 獻(xiàn)

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