[发明专利]一种断路器弹簧操动机构齿轮卡涩的预估方法

权利要求书

1.一种断路器弹簧操动机构齿轮安全预警设备，其特征在于，

弹簧操动机构包括第一固定板、电机传动输出轴、电机传动齿轮、储能传动齿轮转动轴、储能传动齿轮、同轴储能传动齿轮、传动链、第二固定板、储能弹簧和牵引板；

所述第一固定板上垂直设置有电机传动输出轴和所述储能传动齿轮转动轴，所述电机传动齿轮安装在所述电机传动输出轴上，所述储能传动齿轮和同轴储能传动齿轮安装在所述储能传动齿轮转动轴上，且所述电机传动齿轮和所述储能传动齿轮互相啮合；所述储能弹簧的一端固定在牵引板上，另一端固定在第二固定板上；传动链一端与所述同轴储能传动齿轮啮合，另一端穿过所述第二固定板和所述储能弹簧，与牵引板连接；

所述的断路器弹簧操动机构齿轮安全预警设备包括：

运动测量模块，用于监测储能弹簧的工作时间和齿轮测量数据，齿轮测量数据包括：电机传动齿轮的第一转速、与第一固定板之间的第一距离，以及，储能传动齿轮的第二转速、与第一固定板之间的第二距离；

功率测量模块，用于测量电机的电流和电压；

应力计算模块，用于根据电流和电压计算功率；将齿轮测量数据输入齿轮仿真模型，拟合齿轮运动数据，包括：电机传动齿轮的外轮廓的第一运动轨迹和第一速度，储能传动齿轮的第二运动轨迹和第二速度，以及电机传动齿轮和储能传动齿轮之间的倾角；根据工作时间和齿轮运动数据计算储能弹簧的压缩量，根据压缩量和储能弹簧的劲度系数，计算储能弹簧的势能；将功率和齿轮运动数据作为齿轮仿真模型的加载条件，将储能弹簧的势能作为边界条件，计算电机传动齿轮和储能传动齿轮的应力分布数据；其中，齿轮仿真模型根据电机传动齿轮和储能传动齿轮的尺寸数据确定；

可靠性评价模块，用于如果应力分布数据中存在超过齿轮材料安全应力的数值，则发出预警信号。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述运动测量模块为带数据存储和通讯功能的磁致伸缩型传感器，采用无线通讯，支持3G、4G、5G、WIFI、zigbee、蓝牙通讯。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述应力计算模块，还用于采用线平均方式计算电机传动齿轮的外轮廓的第一运动轨迹，以及储能传动齿轮的第二运动轨迹。

4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述应力计算模块，还用于将电流、电压以及电机的有效输出系数相乘，计算电机的有效功率。

5.一种断路器弹簧操动机构齿轮安全预警方法，其特征在于，

弹簧操动机构包括第一固定板、电机传动输出轴、电机传动齿轮、储能传动齿轮转动轴、储能传动齿轮、同轴储能传动齿轮、传动链、第二固定板、储能弹簧和牵引板；

所述第一固定板上垂直设置有电机传动输出轴和所述储能传动齿轮转动轴，所述电机传动齿轮安装在所述电机传动输出轴上，所述储能传动齿轮和同轴储能传动齿轮安装在所述储能传动齿轮转动轴上，且所述电机传动齿轮和所述储能传动齿轮互相啮合；所述储能弹簧的一端固定在牵引板上，另一端固定在第二固定板上；传动链一端与所述同轴储能传动齿轮啮合，另一端穿过所述第二固定板和所述储能弹簧，与牵引板连接；

所述的断路器弹簧操动机构齿轮安全预警方法包括以下步骤：

监测储能弹簧的工作时间和齿轮测量数据，齿轮测量数据包括：电机传动齿轮的第一转速、与第一固定板之间的第一距离，以及，储能传动齿轮的第二转速、与第一固定板之间的第二距离；

测量电机的电流和电压，并根据电流和电压计算功率；

根据工作时间和齿轮运动数据计算储能弹簧的压缩量，根据压缩量和储能弹簧的劲度系数，计算储能弹簧的势能；

将齿轮测量数据输入齿轮仿真模型，拟合齿轮运动数据，包括：电机传动齿轮的外轮廓的第一运动轨迹和第一速度，储能传动齿轮的第二运动轨迹和第二速度，以及电机传动齿轮和储能传动齿轮之间的倾角；其中，齿轮仿真模型根据电机传动齿轮和储能传动齿轮的尺寸数据确定；

将功率和齿轮运动数据作为齿轮仿真模型的加载条件，将储能弹簧的势能作为边界条件，计算电机传动齿轮和储能传动齿轮的应力分布数据；

如果所述应力分布数据中存在超过齿轮材料安全应力的数值，则发出预警信号。