VS1小車開關儲能彈簧拆裝專用工具的研制

陳英東 張銳鋒

（廣東電網有限責任公司珠海供電局，廣東珠海519000）

0 引言

在所有一次設備維護消缺作業中，涉及VS1型開關儲能彈簧的拆卸操作占全局變電設備一次檢修總工作量的1%。以往沒有專用工具，拆卸相當困難，因此研制專用工具優化拆卸VS1開關儲能彈簧的作業過程很有必要。

1 工具研制

1.1 技術總述

雖然儲能彈簧本身故障率很低，但是由于機構內作業空間狹小，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 彈簧扳手設計

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，配有長把手以節省操作力。該工具借助機構轉軸，利用凸輪—轉軸—合閘彈簧的聯動關系，帶動彈簧伸長。

彈簧扳手共有5個設計關鍵點：

1.2.1 巧妙利用機械轉軸

工作人員操作彈簧扳手順著彈簧拉伸的方向旋轉凸輪，通過凸輪聯動帶動儲能彈簧伸長。

1.2.2 利用杠桿原理省力

阻止凸輪轉動的阻力力矩來源于合閘彈簧。根據說明書給出的經驗數據，合閘彈簧剛性系數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最大阻力力矩為Mmax，彈簧最大應力為Fmax。

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

1.2.3 工具頭部卡口防滑脫設計

工具頭部卡口防滑脫設計如圖2所示。

圖1 彈簧扳手

圖2 工具頭部防滑脫卡口設計

（1）卡口與凸輪契合：根據凸輪尺寸特別設計的卡口，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弧形凹槽形成自鎖緊卡扣，施力時依靠凸輪反作用力鎖緊，不施力時可以自行解開。

1.2.4 折線形狀工具器身

根據機構特點，設計折線形器身，在空間狹小的機構內更具靈活性。

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。

1.3 塞片組設計

如圖3所示，塞片組由一組塞片和一條穿軸構成，配合彈簧扳手使用，彈簧保持伸長，可通過調節塞片個數微調填塞厚度。

圖3 塞片組

塞片組設計上有如下兩個特點：

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

（2）塞片軸向對稱設計：專門為彈簧設計的塞片軸向對稱，兩側厚度嚴格相等，避免了彈簧非中心向的形變。

2 效果檢驗

為了驗證該工具相比以往作業方式的優越性，筆者從安全性、作業效率和作業效果三個方面與以往作業方式進行了比較，如圖4和表1所示。

2.1 安全性對比

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

2.2 作業效率對比

筆者對2017年10次VS1開關小車儲能彈簧工作進行了統計，以往的工作方式耗時約25 min，借助工具可以將工作時間降低至5 min。

圖4 專用工具實際應用

表1 專用工具優勢

2.3 作業效果對比

作業效果上，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，提升作業質量。

3 結語

VS1小車開關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，相對于以往的作業方式不僅提高了作業安全性以及作業效率，還顯著提升了作業質量。如今該型號開關在全國電網有很大的裝備量，對電網的停電時間和電能質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。