关节轴承及具有该关节轴承的高压真空断路器的制作方法

本发明涉及高压断路器的技术领域，尤其是指一种关节轴承及具有该关节轴承的高压真空断路器。

背景技术：

目前，电力系统可靠性的研究越来越受到世界范围的普遍关注，开关设备作为电力系统中的控制与保护设备，其一项或多项基本功能的失效将加剧电力系统可靠性运行风险。引起开关设备及其控制设备的重失效的主要因素包括：绝缘老化、机械部件疲劳失效、密封部件型变或老化失效等。

高压断路器是电力系统中的重要开关设备。对于高压真空断路器，关节轴承的作用在于断路器分、合闸操作过程中的动力传动。关节轴承的失效模式为金属材料的低周期疲劳失效。在断路器合闸过程中，关节轴承受到向上的作用力，其值大小与断路器关节轴承以上的传动部件质量相关，当动触头与静触头接触后，关节轴承受到触头弹簧反力的作用，反力随着触头弹簧的压缩逐渐增大。在断路器分闸过程中，所述动触头与静触头分离前，关节轴承在操动机构分闸弹簧与触头弹簧合力的作用下向下运动，所述动触头与静触头分离后，关节轴承受到分闸弹簧的作用力。另外，所述动触头与静触头分离前后，关节轴承受力方向相反，其同样会受到内部销轴的碰撞力作用。在经过多次的断路器分、合闸循环操作后，关节轴承容易发生大位移变形且断裂失效，其疲劳薄弱点发生于关节轴承的球面两对侧，与其所受的应力方向一致。因此，在高压真空断路器中，关节轴承是一个易损零件，多次分合闸循环操作后易发生机械疲劳，从而影响机构的机械可靠性。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中关节轴承易损坏的问题从而提供一种使用寿命长，且在高压真空断路器分、合闸操作时，具有较好受力效果的关节轴承及具有该关节轴承的高压真空断路器。

为解决上述技术问题，本发明的一种关节轴承，包括具有外球面的内圈、套在所述内圈外部的外圈以及与所述外圈相连的支撑轴，其中所述内圈的外球面与外圈的内壁紧密配合，所述外圈截面沿水平方向的长度大于所述外圈沿竖直方向的长度，且所述支撑轴沿所述外圈的竖直方向延伸。

在本发明的一个实施例中，所述外圈的截面形状为纺锤形。

在本发明的一个实施例中，所述支撑轴位于截面形状为纺锤形的外圈短轴的一端，且方向垂直于长轴方向。

在本发明的一个实施例中，所述外圈的截面形状为跑道形。

在本发明的一个实施例中，所述支撑轴位于截面形状为跑道形的外圈长边的中间部位，且方向垂直于长边。

本发明还提供了一种具有该关节轴承的高压真空断路器，包括上述任意一项所述的关节轴承。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述关节轴承及具有该关节轴承的高压真空断路器，所述外圈截面沿水平方向的长度大于所述外圈沿竖直方向的长度，且所述支撑轴沿所述外圈的竖直方向延伸，从而有效提高了高压真空断路器零部件关节轴承的疲劳寿命，从而提高了机构的机械可靠性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例一所述关节轴承的立体示意图；

图2是图1的截面示意图；

图3是本发明实施例二所述关节轴承的立体示意图；

图4是图3的截面示意图。

具体实施方式

实施例一：

请结合参考图1和图2所示，本实施例提供一种关节轴承，包括具有外球面的内圈11、套在所述内圈11外部的外圈12以及与所述外圈12相连的支撑轴13，其中所述内圈11的外球面与外圈12的内壁紧密配合，所述外圈12截面沿水平方向的长度大于所述外圈12沿竖直方向的长度，且所述支撑轴13沿所述外圈12的竖直方向延伸。

上述是本发明所述的核心技术领域，本发明所述关节轴承，包括具有外球面的内圈11、外圈12以及支撑轴13，其中所述外圈12套设在所述内圈11的外部，所述内圈11的外球面与外圈12的内壁紧密配合，使所述内圈11可自由转动地镶嵌于所述外圈12之中,所述支撑轴13与所述外圈12相连，所述外圈12截面沿水平方向的长度大于所述外圈12沿竖直方向的长度，从而不仅有利于延长所述关节轴承的机械寿命，提高高压断路器中关节轴承的疲劳寿命，而且有利于提高断路器的机械可靠性，所述支撑轴13沿所述外圈12的竖直方向延伸，使所述支撑轴13的延伸方向与所述外圈12的水平方向相互垂直，有利于增强所述关节轴承的支撑强度。

本实施例中，为了延长所述关节轴承的机械寿命，满足所述外圈12截面沿水平方向的长度大于所述外圈12沿竖直方向的长度，也就是说：所述外圈12的长度大于所述外圈12的宽度，所述外圈12的截面形状可以为纺锤形。通过机械疲劳分析，所述纺锤形的外圈12截面长轴的轴长大于短轴的轴长时，当高压断路器进行一定次数的分、合闸操作后，所述关节轴承仅仅出现小位移型变，并不会产生裂纹。另外，所述支撑轴13位于所述纺锤形外圈12短轴的一端，且方向垂直于长轴方向，从而有利于增强所述关节轴承的支撑强度。需要注意的是：对于具有纺锤形外圈12的关节轴承，制造时，先将轴承的外圈12做成菱形，然后分别对菱形的四个角进行倒圆角处理，且相对的两个角所倒的圆角相同，其次使菱形的四条边分别与倒出来的四个圆弧相切，从而得到纺锤形外圈12的结构。

实施例二：

请参考图3和图4所示，本实施例也提供一种关节轴承，为了延长所述关节轴承的机械寿命，满足所述外圈12截面沿水平方向的长度大于所述外圈12沿竖直方向的长度，所述外圈12的截面形状还可以为跑道形。通过机械疲劳分析，所述截面为跑道形的外圈12沿水平方向的长度大于沿竖直方向的长度，当高压断路器进行一定次数的分、合闸操作后，所述关节轴承也仅仅出现小位移型变，并不会产生裂纹。另外，所述支撑轴13位于截面形状为跑道形外圈12长边的中间部位，且方向垂直于长边，从而有利于增强所述关节轴承的支撑强度。需要注意的是：对于具有跑道形外圈12的关节轴承，制造时，将矩形的两条宽边用两个直径与矩形宽相等的半圆弧代替，且使矩形的两条长边分别与这两个半圆弧相切，从而得到跑道形外圈12的结构。

本发明所述外圈12的截面形状不限于纺锤形或者跑道形，其它满足所述外圈12的截面沿水平方向的长度大于所述外圈12沿竖直方向的长度的形状都有可能延长所述关节轴承的使用寿命，这里不再详细列举。

本发明通过机械疲劳分析，当高压断路器进行一定次数的分、合闸操作后，所述关节轴承只出现了小位移型变，不会产生裂纹，克服了传统的关节轴承出现大位移型变断裂失效的问题，因此提高了所述关节轴承的机械疲劳寿命。

无论实施例一还是实施例二，所述关节轴承使用的材料为1Cr18Ni9Ti。

实施例三：

本实施例提供一种高压真空断路器，所述高压真空断路器包括实施例一或实施例二中所述的关节轴承，由于实施例一或实施例二所述关节轴承具有的优点已详细说明，因此高压真空断路器也具有上述优点，不再一一说明。

综上，本发明所述技术方案具有以下优点：

1.本发明所述关节轴承，包括具有外球面的内圈、外圈以及支撑轴，其中所述外圈套设在所述内圈的外部，所述内圈的外球面与外圈的内壁紧密配合，使所述内圈可自由转动地镶嵌于所述外圈之中,所述支撑轴与所述外圈相连，所述外圈截面沿水平方向的长度大于所述外圈沿竖直方向的长度，从而不仅有利于延长所述关节轴承的机械寿命，提高高压断路器中关节轴承的疲劳寿命，而且有利于提高断路器的机械可靠性，所述支撑轴沿所述外圈的竖直方向延伸，使所述支撑轴的延伸方向与所述外圈的水平方向相互垂直，有利于增强所述关节轴承的支撑强度。

2.本发明所述关节轴承，所述外圈12的截面形状可以为纺锤形或者为跑道形，从而有利于增强所述关节轴承的支撑强度。当高压断路器进行一定次数的分、合闸操作后，所述关节轴承仅仅出现小位移型变，并不会产生裂纹。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。