基于ADAMS的隔離開關(guān)合閘速度仿真分析

岳鵬

摘要：利用多剛體動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS建立了隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型。通過對(duì)該模型的開斷過程的動(dòng)力學(xué)特性的仿真分析，研究了不同的開斷條件對(duì)開關(guān)合閘速度的影響，從而為隔離開關(guān)的而優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了必要的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：隔離開關(guān)；分閘速度；動(dòng)力學(xué)特性

1.引言

對(duì)隔離開關(guān)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行仿真分析，有利于實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)的參數(shù)優(yōu)化。ADAMS軟件是使用很廣泛的機(jī)械系統(tǒng)仿真分析軟件之一[1]。該軟件能夠方便的建立參數(shù)化模型并對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，ADAMS采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原來，通過建立系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程和動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行求解計(jì)算[2]。該仿真能夠縮短求解所需時(shí)間，并且在很大程度上能夠準(zhǔn)確的反映出實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有利于對(duì)實(shí)際運(yùn)動(dòng)的理解。本文通過簡(jiǎn)化物理模型，在ADAMS完成動(dòng)力學(xué)模型的建立，通過對(duì)不同合閘條件下分閘速度的仿真求解，得出各個(gè)條件對(duì)分閘速度的影響，從而指導(dǎo)對(duì)隔離開關(guān)參數(shù)的優(yōu)化。

2.隔離開關(guān)動(dòng)力學(xué)模型的建立

將Cero中的三維模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，并導(dǎo)入Adams中，為了看的更清晰就將圖1中的地板隱藏掉了，在Adams中設(shè)置好各個(gè)構(gòu)建的相互約束關(guān)系。其中合閘彈簧

1.合閘彈簧 2.觸頭彈簧

3.合閘參數(shù)分析

3.1合閘彈簧剛度對(duì)合閘的影響

原模型中動(dòng)觸頭完成合閘所上升的高度為1mm，合閘彈簧的預(yù)壓縮空間是4mm，在仿真中保持此參數(shù)，改變合閘彈簧的剛度，仿真中所使用的合閘彈簧的剛度為：7N/mm，9N/mm。

當(dāng)合閘彈簧的剛度為7N/mm時(shí)，通過圖2可以發(fā)現(xiàn)動(dòng)觸頭上升的高度小于1mm，從而我們判定，在該剛度下不能完成合閘動(dòng)作，通過圖3得知，當(dāng)合閘彈簧剛度選取7N/mm時(shí)，彈簧所能達(dá)到的最大儲(chǔ)能是110N，該儲(chǔ)能不滿足合閘需求，因而要提高合閘彈簧的剛度。

當(dāng)合閘彈簧的剛度選用9N/mm時(shí)，通過圖4我們得知?jiǎng)佑|頭上升了1mm，完成了合閘動(dòng)作，通過在Adams中對(duì)圖5中數(shù)據(jù)進(jìn)行捕捉，可以知道合閘彈簧在該剛度下的最大儲(chǔ)能為138N，剛儲(chǔ)能能夠是隔離開關(guān)閉合。

3.2觸頭彈簧對(duì)合閘的影響

保持原模型中觸頭彈簧預(yù)壓縮空間5mm不變，改變彈簧剛度。仿真中所選取的彈簧剛度分別為7N/mm，5N/mm，3N/mm。

圖6是觸頭彈簧剛度為7N/mm時(shí)動(dòng)觸頭上升的位移隨時(shí)間的變化圖線，圖7是彈簧力隨時(shí)間的變化圖線。在觸頭彈簧剛度為7N/mm時(shí)，合閘時(shí)間為0.051s，仔細(xì)觀察圖6可以發(fā)現(xiàn)時(shí)間t在0.03s到0.04s之間時(shí)縱軸方向的位移有一個(gè)跳躍，造成合閘時(shí)間很長(zhǎng)的原因就是此時(shí)的彈簧剛度較大，此時(shí)觸頭彈簧的最大儲(chǔ)能為41.6N，倘若再次增大彈簧剛度，就會(huì)出現(xiàn)合不上閘的現(xiàn)象，如果降低彈簧剛度就會(huì)縮短合閘時(shí)間。

當(dāng)觸頭彈簧剛度為5N/mm時(shí)，通過圖8和圖9得知隔離開關(guān)在t=0.0151s時(shí)完成合閘，此時(shí)觸頭彈簧的最大儲(chǔ)能為29.8N。在此減小觸頭彈簧的剛度，來查看觸頭剛度對(duì)合閘時(shí)間的影響。

當(dāng)觸頭彈簧的剛度為3N/mm時(shí)，通過圖10和圖11得知隔離開關(guān)在t=0.0147s時(shí)完成合閘，和5N/mm的合閘時(shí)間相差不多，此時(shí)觸頭彈簧的最大儲(chǔ)能為29.8N。

4.結(jié)論

合閘彈簧的剛度和觸頭彈簧的剛度均會(huì)影響合閘的速度。合閘彈簧的剛度過小就會(huì)出現(xiàn)合不上閘的現(xiàn)象，合閘彈簧的剛度也不是越大越好的，過大的合閘彈簧剛度還會(huì)影響與其直接和間接接觸部件的壽命；過大的觸頭彈簧的剛度也會(huì)造成合不上閘的現(xiàn)象，因而要適當(dāng)?shù)倪x取彈簧的剛度。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?jiān)浇瘢捂I，張?jiān)魄澹龋╖hang Yuejin，Song Jian，Zhang Yunqing，et al）.多體動(dòng)力學(xué)分析的兩大軟件— — ADAMS 和 DADS （Two broadestly used softwaresADAMS and DADS in the field of multiple body system analysis）[J].汽車技術(shù)（Automation Technology），1997，（3）：16-20.

[2]ADAMS . Users reference manual[M] . Version 11.0 ， MDI Corpo-ration，1999.