Расчет газодинамических характеристик
Рисунок 7.2-Дугогасительное устройство
|
|
|
|
Рисунок 7.3- Отображает зависимость скорости поршня и сечения выхода элегаза от хода поршня
,
Sнк=1,5*10-3 м2 ,
Sпк=9*10-3 м2,
Sц=78*10-3 м2.
7.1.1. Расчёт начальных параметров газа в подпоршневом объёме
,
где Sп=Sц-Sпк=78*10-3 -9*10-3 =69*10-3 м2 –площадь поршня;
Z0=15*10-2 м – длина цилиндра;
.
кг,
где 
-плотность элегаза при давлении Po.
7.1.2. Расчёт параметров элегаза на шаге хода поршня ∆zi
На первом шаге:
Расчет по формулам [3]:
∆z1=50∙10-3 м ,
,
, (7.1)
, 
, (7.2)
,
, (7.3)
,
, (7.4)
,
Процесс истечения подкритический
,(7.5)
,
,(7.6)
, (7.7)
S=2,5*10-3 -1,5*10-3=1*10-3 м2 ,
=2,4,
На втором шаге:
,
,
,
,
,
.
Процесс истечения надкритический
,
S=6*10-3 -1,5*10-3=4,5*10-3 м2,
,
,
кг
На третьем шаге:
,
,
,
,
,
.
Процесс истечения надкритический
,
,
S=7,2*10-3 -1,5*10-3=5,7*10-3 м2,
,
,
кг
Рисунок 7.4-Изменение давления в зависимости от хода контактов
|
Рисунок 7.5-массово-секундный расход газа в зависимости от хода контактов
Расчет механизма аппарата
Кинематический анализ механизма аппарата заключается в построении кинематической схемы и определения скоростей всех узлов в зависимости от скорости приводного механизма. В качестве привода в выключателе применен пружинный привод для включения механизма и отключающее устройство, содержащее группу отключающих пружин для совершения операции отключения. Пружинный привод срабатывает после подачи команды на включение, после чего выбивается защелка и освобождает предварительно взведенные включающие пружины. После включения механизм привода встает на защелку, препятствуя действию пружин отключающего устройства, электродвигатель привода взводит включающие пружины, подготавливая механизм к повторному включению. Отключение аппарата происходит после выбивания защелки, удерживающей привод в включенном положении, после чего начинают действовать пружины отключающего устройства.
Кинематическая схема аппарата (от контактов до привода)
| Упор |
| Упор |
| S |
| I |
| D |
| c |
| B |
| A |
| A1 |
Рисунок 8.1- Операция включения
| Упор |
| Упор |
| S |
| A1 |
| A |
| B |
| C |
| I |
| D |
Рисунок 8.2 - Операция отключения
Относительная скорость
Относительную скорость определяем методом плана скоростей
|
|
|
Рисунок 8.3 - План скоростей для начального положения
|
|
|
|
|
|
Рисунок 8.4 - План скоростей для конечного положения
Таблица 8.1-Относительная скорость узловых точек
| Начальное | 21,5 | |||||
| мм | V, м/с | мм | V, м/с | L, мм | V, м/с | |
| ||||||
| 1,14 | 1,14 | 1,14 | |||
| 1,04 | 1,046 | 1,05 |
Продолжение Таблицы 8.1
| 64,5 | 107,5 | ||||
| L, мм | V, м/с | L, мм | V, м/с | L, мм | V, м/с |
| 1,14 | 1,14 | 1,14 | |||
| 1,057 | 1,06 | 1,067 |
Продолжение Таблицы 8.1
| 150,5 | 193,5 | ||||||||
| L, мм | V, м/с | L, мм | V, м/с | L, мм | V, м/с | L, мм | V, м/с | L, мм | V, м/с |
| 1,14 | 1,14 | 1,14 | 1,14 | 1,14 | |||||
| 1,07 | 1,077 | 1,08 | 1,09 | 1,1 |
Массы звеньев механизма
Таблица 8.2- Массы механизмов
| Звено | ID | СD | BSC | AB | AA1 |
| Масса,кг |
Замещающую массу звеньев, совершающих только вращающее движение можно разместить в одной точке по формулам [6]:
Звено: ID
Момент инерции звена относительно оси вращения :
(8.1)
Приведенная масса, размещенная в точке D:
, (8.2)
Звено: AB
Момент инерции звена относительно оси вращения рассчитываем по формуле (8.1):
Приведенная масса, размещенная в точке A:
Звено: BSC
Момент инерции звена относительно оси вращения
, (8.3)
Приведенная масса, размещенная в точке С:
При поступательном движении звена его замещающая масса равна его истинной массе и находится в центре тяжести звена [6].
Таблица 8.3- Замещающие массы
| Звено | A | C | D |
| AA1 | 
| ||
| AB | 
| ||
| BSC | 
| ||
| ID | 
| ||
| CD | 
|
| |
| ∑ | 34,5 | 33,6 | 28,32 |
Приведение всех замещающих масс механизма к одной точке производиться, исходя из необходимого условия — сохранения кинетической энергии:
, (8.4)
Таблица 8.4 – Расчет приведенной массы
| Ход контактов | Приведенные замещающие массы | |||
| A | С | D | ΣMпр | |
| 34,5 | 43,67 | 30,63 | 108,8 | |
| 21,5 | 34,5 | 43,67 | 30,99 | 109,16 |
| 34,5 | 43,67 | 31,22 | 109,39 | |
| 64,5 | 34,5 | 43,67 | 31,64 | 109,81 |
| 34,5 | 43,67 | 31,82 | 109,99 | |
| 107,5 | 34,5 | 43,67 | 32,24 | 110,41 |
| 34,5 | 43,67 | 32,42 | 110,59 | |
| 150,5 | 34,5 | 43,67 | 32,85 | 111,02 |
| 34,5 | 43,67 | 33,03 | 111,2 | |
| 193,5 | 34,5 | 43,67 | 33,65 | 111,82 |
| 34,5 | 43,67 | 34,27 | 112,44 |
Рисунок 8.5 – Зависимость приведенной массы от хода контактов
Зная значение приведенной массы в зависимости от хода контактов и задавшись скоростью их расхождения можно построить зависимость кинетической энергии механизма от хода контактов.
, (8.5)
Таблица 8.6 – Расчет кинетической энергии
| Ход контактов | 
| 
| 
|
| 108,8 | |||
| 21,5 | 109,16 | ||
| 109,39 | |||
| 64,5 | 109,81 | ||
| 109,99 | |||
| 107,5 | 110,41 | ||
| 110,59 | |||
| 150,5 | 111,02 | ||
| 111,2 | |||
| 193,5 | 111,82 | ||
| 112,44 |
Рисунок 8.6– Зависимость кинетической энергии от хода контактов
Рисунок 8.7– Зависимость сил инерции (dT/dh) от хода контактов
Расчет сил сопротивления
Основной силой , препятствующей отключению, является сила давления сжимаемого газа
Рисунок 8.8- Изменение тормозной силы поршня в зависимости от хода контактов
Силы трения в контактах малы по сравнению с силой давления сжимаемого газа
| P·S |
Рисунок 8.9 -Сравнение сил инерции и сил споротивления
Таким образом анализируя графики можно сделать вывод, что для успешного выполнения операции отключения должно соблюдаться следующие равенство:
,
где 
Таким образом, анализируя графики рис 8.10 можно сделать вывод, что для успешного выполнения операции отключения отключающая пружины должна развивать силу от 8 кН до3,4 кН с учетом на три полюса при сжатии 215 мм
Рисунок 8.10 -Расчетное усилие
Рисунок 8.11 -Сила, приведенная к точке реального приложения