VS1小車開關(guān)儲能彈簧拆裝專用工具的研制

陳英東 張銳鋒

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局，廣東珠海519000）

0 引言

在所有一次設(shè)備維護(hù)消缺作業(yè)中，涉及VS1型開關(guān)儲能彈簧的拆卸操作占全局變電設(shè)備一次檢修總工作量的1%。以往沒有專用工具，拆卸相當(dāng)困難，因此研制專用工具優(yōu)化拆卸VS1開關(guān)儲能彈簧的作業(yè)過程很有必要。

1 工具研制

1.1 技術(shù)總述

雖然儲能彈簧本身故障率很低，但是由于機(jī)構(gòu)內(nèi)作業(yè)空間狹小，一些檢修工作需要拆除儲能彈簧后才方便開展。本專用工具組由彈簧扳手和塞片組兩部分組成。

1.2 彈簧扳手設(shè)計(jì)

如圖1所示，彈簧扳手總體呈桿狀，由頭部卡口和加長操作桿兩部分組成。頭部有卡口，配有長把手以節(jié)省操作力。該工具借助機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸，利用凸輪—轉(zhuǎn)軸—合閘彈簧的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，帶動(dòng)彈簧伸長。

彈簧扳手共有5個(gè)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)：

1.2.1 巧妙利用機(jī)械轉(zhuǎn)軸

工作人員操作彈簧扳手順著彈簧拉伸的方向旋轉(zhuǎn)凸輪，通過凸輪聯(lián)動(dòng)帶動(dòng)儲能彈簧伸長。

1.2.2 利用杠桿原理省力

阻止凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力力矩來源于合閘彈簧。根據(jù)說明書給出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，合閘彈簧剛性系數(shù)25 N·mm，自由長度144 mm，分合閘位置長度分別為158 mm、214 mm，凸輪兩軸圓心距33 mm，記彈簧拉伸至合閘位置時(shí)最大阻力力矩為Mmax，彈簧最大應(yīng)力為Fmax。

彈簧儲滿能時(shí)，F(xiàn)max=25×（214-144）=1 750 N；凸輪兩軸圓心距L=33 mm；當(dāng)凸輪中心線與彈簧拉力垂直時(shí)，sin α=1，此時(shí)彈簧最大拉力Fmax=1 750 N。該工具通過加長動(dòng)力力臂至700 mm，把阻力減少至82.5 N。

1.2.3 工具頭部卡口防滑脫設(shè)計(jì)

工具頭部卡口防滑脫設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖1 彈簧扳手

圖2 工具頭部防滑脫卡口設(shè)計(jì)

（1）卡口與凸輪契合：根據(jù)凸輪尺寸特別設(shè)計(jì)的卡口，與凸輪契合，在使用過程中也不存在打滑情況。

（2）自鎖緊卡扣：卡口其中一邊有一個(gè)弧形凹槽形成自鎖緊卡扣，施力時(shí)依靠凸輪反作用力鎖緊，不施力時(shí)可以自行解開。

1.2.4 折線形狀工具器身

根據(jù)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)折線形器身，在空間狹小的機(jī)構(gòu)內(nèi)更具靈活性。

1.2.5 材料硬度足夠

彈簧扳手使用模具鋼打造，抗彎強(qiáng)度大于400 MPa，0.5 cm2截面至少可以承受20 kN的彎曲力，具有非常高的可靠系數(shù)。

1.3 塞片組設(shè)計(jì)

如圖3所示，塞片組由一組塞片和一條穿軸構(gòu)成，配合彈簧扳手使用，彈簧保持伸長，可通過調(diào)節(jié)塞片個(gè)數(shù)微調(diào)填塞厚度。

圖3 塞片組

塞片組設(shè)計(jì)上有如下兩個(gè)特點(diǎn)：

（1）可調(diào)節(jié)的填塞厚度：一個(gè)塞片組共有4片3 mm厚、3片2 mm厚的塞片，供自由選擇，通過不同厚度和數(shù)量的塞片組合可以使得填塞厚度精確到1 mm。

（2）塞片軸向?qū)ΨQ設(shè)計(jì)：專門為彈簧設(shè)計(jì)的塞片軸向?qū)ΨQ，兩側(cè)厚度嚴(yán)格相等，避免了彈簧非中心向的形變。

2 效果檢驗(yàn)

為了驗(yàn)證該工具相比以往作業(yè)方式的優(yōu)越性，筆者從安全性、作業(yè)效率和作業(yè)效果三個(gè)方面與以往作業(yè)方式進(jìn)行了比較，如圖4和表1所示。

2.1 安全性對比

從安全性角度看，以往作業(yè)方式需要使用錘子、螺絲刀敲擊彈簧，具有操作風(fēng)險(xiǎn)。專用工具由足夠強(qiáng)度的模具鋼打造，配有防滑脫裝置，使用起來明顯更加安全。

2.2 作業(yè)效率對比

筆者對2017年10次VS1開關(guān)小車儲能彈簧工作進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，以往的工作方式耗時(shí)約25 min，借助工具可以將工作時(shí)間降低至5 min。

圖4 專用工具實(shí)際應(yīng)用

表1 專用工具優(yōu)勢

2.3 作業(yè)效果對比

作業(yè)效果上，采用以往工作方式拆卸的彈簧受到了螺絲刀的錘擊，有些已經(jīng)掉漆。借助專用工具則完全可以避免合閘彈簧受到傷害，提升作業(yè)質(zhì)量。

3 結(jié)語

VS1小車開關(guān)儲能彈簧拆裝專用工具的研制成功改善了以往的工作方式，相對于以往的作業(yè)方式不僅提高了作業(yè)安全性以及作業(yè)效率，還顯著提升了作業(yè)質(zhì)量。如今該型號開關(guān)在全國電網(wǎng)有很大的裝備量，對電網(wǎng)的停電時(shí)間和電能質(zhì)量有著舉足輕重的影響，因此該工具有非常廣闊的推廣前景。