3.2.3  轴销的寿命分析

3.2.3 轴销的寿命分析

通过仿真分析轴销为柔性体时框架断路器的合分闸过程，可以得到合分闸过程中，轴销的受力情况。图3-14列出了合分闸过程中轴销的10个应力应变最大的节点信息，其中14642号节点在0.0272s时刻受力最大，为793.638MPa，材料的最大应变为0.0049。

框架断路器闭合与分断过程中，t=0.0272s时刻，轴销的应力应变分布云图以及14642号节点的应力应变时间历程曲线如图3-15所示。可见：断路器闭合与分断过程中轴销均受到冲击应力的作用，闭合过程比分断过程中的冲击应力大、作用时间长。

图3-14 合分闸过程中轴销应力应变最大的前10个节点信息

a）应力 b）应变

图3-15 轴销的应力应变分布云图与14642号节点的应力应变时间历程曲线

a）应力分布云图与14642号节点的应力时间历程曲线 b）应变分布云图与14642号节点的应变时间历程曲线(https://www.daowen.com)

轴销中间凸台部分的两侧存在应力集中现象，这是由于该处的径向尺寸突变，应力集中系数较大，实际应力远大于名义应力引起的。

将框架断路器闭合与分断过程中轴销的载荷谱导入nCode疲劳分析软件，并计算其应变疲劳寿命分布，如图3-16所示。

图3-16 轴销寿命分布云图

a）A3钢 b）调质45钢 c）调质40Cr

由图3-16可见：

1）轴销中间凸台部分的两侧寿命较短，是其薄弱环节，该结果与ADAMS软件的应力应变计算结果相符。

2）轴销14698号节点的疲劳寿命最短，当选用材料为A3钢时，其疲劳寿命仅有4020次；当选用材料为调质45钢时，其疲劳寿命约为14000次，相比预期10000次机械寿命裕量较小；当选用材料为调质40Cr时，其疲劳寿命约为23000次，可以满足机械寿命10000次的要求，但是需要较高的材料成本。