Вплив урахування механічної деформації на результати розрахунку приводного валу вакуумного вимикача

DOI https://doi.org/10.15407/pmach2023.04.023
Журнал Проблеми машинобудування
Видавець Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
ISSN 2709-2984 (print), 2709-2992 (online)
Випуск Том 26, № 4, 2023 (грудень)
Сторінки 23–28

 

Автори

Є. І. Байда, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» (61002, Україна, м. Харків, вул. Кирпичова, 2), e-mail: baida.kpi@gmail.com, ORCID: 0000-0003-0297-328X

М. Г. Пантелят, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» (61002, Україна, м. Харків, вул. Кирпичова, 2), e-mail: m150462@yahoo.com, ORCID: 0000-0002-1357-2134

А. О. Кузьмін, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» (61002, Україна, м. Харків, вул. Кирпичова, 2), e-mail: artyokuzmi@gmail.com

 

Анотація

Одним з важливих напрямків теоретичних, розрахункових та експериментальних досліджень стосовно удосконалення й розробки нових елементів конструкції сучасних електричних апаратів, у першу чергу вимикачів і контакторів середніх напруг, є вивчення не лише електромагнітних, а й механічних процесів у зазначених електричних апаратах. Стаття присвячена створенню й використанню обчислювальних моделей для розрахунку механічних зусиль і деформацій абсолютно жорсткого й реального приводного валу вакуумного вимикача середньої напруги у статичному режимі з метою кількісного порівняння отриманих чисельних результатів. Розрахункові дослідження виконуються за допомогою методу скінчених елементів. У статті на підставі розроблених моделей проведено порівняльний аналіз розрахунку механічних напружень у привідному валу вакуумного вимикача у статичному режимі для абсолютно жорсткого й реального валу. Отримані результати комп‘ютерного моделювання детально наведені у табличній та графічній формах, у тому числі представлено форму прогину вала вакуумного вимикача середньої напруги при максимальному ході актуатора електричного апарата, що досліджується. Продемонстровано, що механічна деформація валу викликає зменшення провалу контактів і сил контактного натискання, але при правильно обраному поперечному перетину ці значення не є критичними і мало впливають на роботу вимикача (близько 20% і 7% відповідно). Показано, що в результаті вигину валу в опорах з’являються додаткові осьові зусилля, які істотно впливають на вибір підшипників за еквівалентним статичним навантаженням.

 

Ключові слова: вакуумні вимикачі, напруження, деформація вала, чисельний аналіз, метод скінченних елементів.

 

Повний текст: завантажити PDF

 

Література

  1. VM1. Medium voltage vacuum circuit breakers with magnetic drive 12…24 kV – 630…4000 A – 16…50 kA: Distribution solutions. ABB: official site. 2018. https://library.e.abb.com/public/bf168419d98544ac873fcb9077e4f387/Cat_VM1(EN)M_1VCP000157.pdf.
  2. Високоякісне електрообладнання. АВМ АМПЕР: офіційний сайт. 2023. https://abm-amper.com/.
  3. Клименко Б. В., Бугайчук В. М., Гречко А. М. Электромагнитные приводы вакуумных выключателей средних напряжений. Вестник НТУ «ХПИ». Серия: Проблемы усовершенствования электрических машин и аппаратов. Теория и практика. 2004. № 42. С. 73–80.
  4. Клименко Б. В., Гречко А. М., Бугайчук В. М. Опытный образец двухпозиционного электромагнитного привода вакуумного выключателя среднего напряжения. Электротехника и электромеханика. 2005. № 2. С. 23–28.
  5. Клименко Б. В., Гречко А. М., Бугайчук В. М., Выровец С. В. Быстродействующий электромагнитный привод с вытеснением магнитного поля для вакуумного выключателя среднего напряжения. Электротехника и электромеханика. 2006. № 4. С. 22–26.
  6. Клименко Б. В., Гречко А. М., Ересько А. В. Электромагнитный привод с двухпозиционной магнитной защелкой для вакуумного выключателя среднего напряжения. Электротехника и электромеханика. 2007. № 6. С. 40–43.
  7. Биргер И. А. Расчет на прочность деталей машин. М.: Машиностроение, 1993. 639 с.
  8. Маслов Г. С. Расчеты колебаний валов: справочник. М.: Машиностроение, 1980. 151 с.
  9. Расчеты на прочность в машиностроении: в 3-х т. / Под ред. С. Д. Пономарёва. Т. 3: Инерционные нагрузки. Колебания и ударные нагрузки. Выносливость. Устойчивость. М.: Машгиз, 1959. 1118 с.
  10. Серенсен С. В., Громан М. Б., Когаев В. П., Шнейдерович Р. М. Валы и оси. Конструирование и расчет. М.: Машиностроение, 1970. 320 с.
  11. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 541 с.
  12. Практический расчет (подбор) подшипников качения: лекции по предмету «Детали машин и основы конструирования». Самарский национальный исследовательский университет им. ак. С. П. Королёва. 2015. https://studfile.net/preview/2114396/page:5/.

 

Надійшла до редакції 01.08.2023