劉雅妮，李文華，胡愛紅

(西安西電開關電氣有限公司，陜西 西安 710077)

在高壓SF6全封閉組合電氣產品中，梅花觸頭是一種應用廣泛的電接觸結構[1]。其優(yōu)點是適用于靜接觸和動接觸，且特別適用于靜接觸；缺點是徑向結構尺寸大，影響產品結構的小型化，尤其是對母線單元的影響。

圓柱形螺旋拉簧是梅花觸頭的重要結構件之一，其作用是為該類電接觸結構提供相應的接觸力。它是一個用彈簧接頭將圓柱形螺旋拉簧首尾相連而形成的封閉的環(huán)狀結構[2-3]，但此類彈簧的裝配一直為手工作業(yè)，制約了效率的提升。

長期以來，該種梅花觸頭用圓柱形螺旋拉簧的裝配是通過臺鉗夾持接頭(見圖1)，用平口鉗夾持圓柱形螺旋拉簧(見圖2)，依靠人為力量將圓柱形螺旋拉簧旋入接頭。由于裝配好的圓柱形螺旋拉簧對配合精度和裝配強度均有要求，因此，不僅對操作人員的經驗有較高要求，而且費時、費力，并存在一定的廢品率(見圖3)。由于在126～550 kV高壓SF6全封閉組合電氣產品中普遍采用了該種梅花觸頭的電接觸結構，因此，就顯現了手工裝配持續(xù)時間長、勞動強度大的弱點。為了提高勞動效率、降低勞動強度，本文開展了圓柱形螺旋拉簧裝配技術的研究。

圖1 接頭

圖2 圓柱形螺旋拉簧

圖3 廢品

1 總體方案

以提高勞動效率、降低勞動強度為目標，進行螺旋拉簧裝配技術的研究，應從拉簧及接頭的夾持，以及機械的相互旋入這2個方面入手。

為簡化結構，縮小體積，降低故障率，對拉簧及接頭的夾持器采用C型卡子的結構設計，對相互機械旋入的機構采用手動結構設計[4]。

2 結構設計

2.1 拉簧及接頭的夾持

由于圓柱形螺旋拉簧的裝配為旋入式，在裝配過程中應對拉簧及接頭同時施以足夠大的機械夾持力，因此，將夾持機構的數量設定為2個。該夾持力依靠緊定螺釘壓緊，緊定螺釘的選用依據為緊固壓力大于拉簧旋入力值，小于拉簧彈性抗力，這樣才能既保證拉簧端口的旋入，又不至于將拉簧夾扁。

在圓柱形螺旋拉簧的結構中，拉簧與其接頭的徑向尺寸是不同的。圓柱形螺旋拉簧的首尾連接要通過2次的旋入作業(yè)才能夠完成，初次的旋入作業(yè)中兩夾持機構所夾持的徑向尺寸是不同的，而在再次的旋入作業(yè)中兩夾持機構所夾持的徑向尺寸是相同的。

另外，受高壓SF6全封閉組合電氣產品通流能力的影響，梅花觸頭在不同電壓等級產品中的徑向尺寸是不同的；因此，為使尺寸各異的梅花觸頭都能夠具有等值的電接觸力，應選擇不同絲徑及外徑的圓柱形螺旋拉簧[5]。

考慮所需夾持機構應具備可夾持不同徑向尺寸的功能，對夾持機構采用圓弧限位、犬牙防滑和螺紋壓緊結構的卡口(見圖4)。

圖4 卡口示意圖

2.2 機械旋入

要實現圓柱形螺旋拉簧的旋入式裝配，兩夾持機構之間應具備相對的螺旋位移功能。眾所周知，在機械運動中，螺旋位移一般是由角位移與軸向位移合成的，為實現該項運動功能，只需將2個夾持機構中的一個作固定結構設計，另一個作運動結構設計即可。其中，對作運動結構設計的那一個，擬采用在回轉軸承中鑲嵌并固定花鍵孔導套的結構，從而使花鍵軸具備既能在回轉軸承中轉動，又能在花鍵孔中做軸向滑動的功能(見圖5)。

圖5 圓柱形螺旋拉簧的旋入示意圖

2.3 機械同軸

由上述可知，圓柱形螺旋拉簧及接頭的旋繞直徑規(guī)格不唯一，且不論哪一種規(guī)格，其拉簧直徑與接頭直徑也不相同；因此，當2個相同結構的夾持機構分別將其有效夾持后，總會出現相互間不能同軸的問題。為此，對所述回轉軸承選擇用調心軸承。

由于夾持機構的安裝中心與夾持中心無法同軸，從而使得它們之間存在著一個確定的偏心距，即在裝配過程中，運動端夾持機構的夾持中心與固定端的夾持中心始終應是對正的。這種運動特征對夾持機構的要求是讓其安裝中心繞著夾持中心轉動，為此將曲軸用作運動端夾持機構的安裝副。

3 安裝

盡管該機械作業(yè)裝置的外形尺寸小、結構質量輕，但仍需考慮安裝使用的問題。為便于安裝使用，在機構架的底部設置了一個相應的臺鉗卡柄。

由于2個夾持機構的結構相同且運動是相對的，因此，圓柱形螺旋拉簧與其接頭在裝配時的裝卡順序及位置可以隨著操作者的個人習慣而定，只是要求在裝卡圓柱形螺旋拉簧時，使其端部讓出3～4圈即可，以利于增加圓柱形螺旋拉簧與其接頭在初始對接時的柔韌性。

4 結語

為滿足不同直徑圓柱形螺旋拉簧的夾持需求，對夾持機構采用了圓弧限位、犬牙防滑和螺紋壓緊結構卡口，其結構簡單，操作方便。為實現圓柱形螺旋拉簧首尾相連過程中的機械同軸目的，對運動端的夾持機構采用了花鍵形的曲軸安裝副導柱及調心軸承結構。經實踐證實，采用該結構切實好用。

[1] 尚振球，郭元文. 高壓電器[M]. 西安：西安交通大學出版社，1992.

[2] 汪曾祥，魏光英，劉祥至. 彈簧設計手冊[M]. 上海：上?？茖W技術文獻出版社，1986.

[3] 張英會，劉輝航，王德成. 彈簧手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1997.

[4] 邱宣懷，郭可謙，吳宗澤. 機械設計[M]. 4版. 北京：高等教育出版社，1997.

[5] 祝燮權. 實用金屬材料手冊[M]. 2版. 上海：上?？茖W技術出版社，2005.