接地开关中触头装配的拉伸试验装置设计思路为了保证触头杆装配的工作可靠性

气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）具有装置结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、便于安装、使用周期长、维护工作少等特点，广泛应用于高压输电系统。

接地开关是GIS的重要组成部分，为了满足安全工作需要，接地开关在GIS停电检修中发挥着关键的作用，触头装配作为接地开关中的传动机构关键部件，其性能可靠性非常关键。

图1 触头杆装配结构示意图

现有的触头装配如图1所示，为了保证触头杆装配的工作可靠性，需要验证触头杆、十字接头与绝缘连接套之间的连接强度，这就需要对触头装配进行拉伸试验。然而，由于触头装配的特殊结构和为了不损伤表面处理层，现有的拉伸试验机无法直接对触头装配进行拉伸试验。

本文以对某公司现有微机控制万能试验机SANS CMT5205的改造升级为例，为其它拉伸试验装置设计提供参考。

现有试验机结构和工作原理

SANS CMT5205微机控制电子万能试验机主机架主要由底座、两根固定横梁、一根移动横梁和两根丝杠构成门式框架结构，如图2所示；传动加载系统采用交流伺服电机及同步齿形带减速装置，带动高精密滚珠丝杠转动，再驱动移动横梁实现加载，由传感器与控制系统配合传输到计算机软件系统。

试验机有效试验宽度 550mm，横梁最大行程 1200mm，最大试验力200kN。

图2 试验机结构及改造后装配结构图

拉伸装置结构设计与应用

触头装配拉伸试验用装置主要包括杆端接头和十字端接头两部分

，如图2所示，其目的为了实现触头杆装配与拉伸试验机间固定连接，从而进行拉伸试验。

装置结构设计要保证触头杆表面镀层和接头磷化层保护，避免损伤，另外十字接头端有径向活动间隙，便于装配连接，也能避免试验过程中的触头杆偏心而影响试验结果。

本拉伸试验装置只设计试验机连接部位，对试验机的电路、机械传动系统、传感器等均不造成影响，因此不会降低试验的数据精度。

触头装配拉伸试验用工装的十字端接头端，如图2中A区域所示，包括用于与试验机相连的十字端接头支架A-1和左、右连板A-2。

十字端接头支架包括与试验机相连的上端接头，十字端接头支架A-1通过竖向螺栓连接于上端接头上的中间连接件，中间连接件上设置有台阶孔，台阶孔的大孔段直径大于竖向螺栓的头部外径，台阶孔的小孔段直径大于竖向螺栓的螺杆外径，因此连接件可相对竖向螺杆具有一定的径向调整量，同时连接件也可以相对竖向螺杆转动，便于装配连接。

左、右连板A-2通过可拆连接件与中间连接件相连，其一端设置有用于与十字接头上的固定连接销套接相连的连板连接孔，另一端通过可拆连接件与十字端接头支架相连，从而实现试验机与触头杆的连接。

触头装配拉伸试验用工装的杆端接头，如图2中B区域所示，包括沿上下方向延伸的杆端接头支架第一连接套B-1和第二连接套B-2，第一连接套B-1设有用于与试验机相连的杆端试验机连接结构，并且在其底部放置有缓冲材料，避免磕碰。

第二连接套B-2设计有支架穿孔，通过销轴B-3连接触头杆上原有的触头穿孔结构从而实现试验机与触头杆的连接，并且在轴销B-3上设计有尼龙套，避免轴销损伤触头杆孔及周边镀层。第二连接套B-2上端设计绝缘法兰B-4，绝缘法兰可以起到定位支撑作用，避免第二连接套与触头杆硬接触，从而很好的对触头杆表面镀层进行保护，避免损伤触头杆表面镀层。

结构设计

触头装配拉伸试验用工装的安装结构如图3所示，主要包括十字头端接头和杆端接头两部分。

图3 拉伸装置示意图

十字端接头端通过竖向螺栓8连接上端接头7和中间连接件9。左、右连板10的上端通过第二连接销20与中间连接件9相连。通过十字端接头实现试验机上拉伸头5与触头装配的十字接头1相连。

杆端接头端部分，第二连接套13通过螺栓连接第一连接套15，形成由沿上下方向延伸的杆端接头支架。在第二连接套13上端安装定位支撑绝缘法兰11，第一连接套15和下端接头17组成杆端试验机连接结构，并且在其中间放置EVA弹性缓冲材料制成的缓冲件16。

十字头端接头端，将左、右连板10分别套设于十字接头上固定连接销的两端，左、右连板10的另一端通过可拆连接件与十字端头支架相连，十字端头支架则与试验机相连。杆端接头端，销轴12通过第二连接套13的支架穿孔与触头杆2之间的连接，杆端试验机连接结构下端接头17可以通过第三销钉18与试验机下拉伸接头19相连，从而实现了试验机与触头装配的杆端接头相连。

拉伸装置安装

本触头装配拉伸试验用工装在使用时，杆端接头将试验机下拉伸头与触头装配的触头杆连接在一起，十字头端接头将试验机上拉伸头与触头装配的十字接头连接在一起，便可对触头装配进行拉伸试验。

绝缘法兰还能起到防止第二连接套撞击十字接头的作用，从而可以起到很好的保护十字接头表面镀层的作用；由于定位支撑的定位作用，第一连接套、第二连接套不会与触头杆接触，可以起到很好的保护触头杆表面镀层的作用；在装配触头杆时，中间连接件相对于竖向螺杆而言具有一定的径向活动调整量，可以避免因两个固定端不对中，无法进行安装的问题。

拉伸试验中，设置试验程序，控制条件选用选择力控制，控制速率100N/S。本试验装置应用于触头杆装配件进行了前期开发试验，得出极限粘接强度数据。结合触头杆装配使用工况及极限粘接强度值，得出了例行力学性能拉伸试验值为7450N，并且在后期正常产品粘接质量例行检测试验中得到广泛使用。

拉伸装置的应用

结合触头杆装配结构和表面处理工艺，设计出适合SANS CMT5205型微机控制万能试验机拉伸试验装置，应用这种工装，对触头杆装配这类特殊结构零部件进行了前期开发试验，得出极限粘接强度数据，并且在后期应用于触头杆装配例行力学性能检测试验中，保证了产品质量，降低产品检测成本。

结论

作者：史润军，工程师，河南平芝高压开关有限公司

选自：《理化检验-物理分册》 Vol.53 2017.12

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