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