液压操动机构
一．概念
液压机构是用液压油做为能源来进行操作的。 目前，我国生产的 断路器用的液压机构采用储能常充压差动工作原理。高压油泵把油储存在储压器中，断路器的运动是由工作缸活塞操作，活塞的运动靠阀门控制。
工作缸的左侧直接与储压筒的常压油相连接。 右边接阀门，也与高压油相连通，两侧均有高压油，但活塞两侧的受力面积不等，在这一压差作用下，活塞运动使开关合分闸。
液压机构的优点是操作用的高压油可先用油泵储存在储压筒中，带动油泵的电动机只需 1.5 kw ，且交 、直流通用，动作时，速度快而平稳。直流操作电源容量易满足。
二．分类 ：
（一）. 按传动方式分为全液压与半液压。
全体液 ：就是液压油直接操纵主触头进行合闸，省去了连动拉杆，减 少了机构的静止阻力，速度快。
半液压 ：液压油只到工作缸的一侧，操动活塞将液压能转化为机械能带动联动拉杆，使开关进行分、合闸。目前我国多采用此。
（二）.按其充压方式分为常充压和瞬间充压
常充压：即分闸管道中，无论是合闸、分闸状态皆充高压油，而合闸管道中，仅在合闸状态才充高压，分闸状态管道中油压全部泄掉。
瞬时充压：无论在合闸位置和分闸位置，在液压工作缸两侧 都是低压油，仅在动作过程中才充高压油。
我国目前生产的属常高压半液油型液压机构。
三. 液压机构的结构
液压机构主要包括：机构箱、储压器、阀系统、工作缸、油泵、控制板等组成。
（一） 机构箱：支撑 整体机器及保护外壳。箱内底部设有加
热器。5℃以下投入，20℃以上切断。
（二） 储压器：液压机构的储能元件。油不可能压缩，能量
靠压缩氮气储存。
a. 为什么用氮气？
储压器采用高碳素钢管加工制成，内表面光洁度要求很
高。而氮气是一种无色、无味气体，充入氮气可避免腐蚀损坏；另储压筒中可使用橡胶密封件。在氮气中老化慢，可提高使用寿命。
使用的N2必须是高纯度的，纯度最低为99.9%以上，最
好的达到99.99%，含水量小于30mg/C㎡。
b. 单筒和双筒式储压器有什么特点？
液压机构中使用的储压筒，在结构上分为双筒、单筒两
种。单筒只有一个筒结构，活塞上部为氮气腔；下部为高压油腔。活塞上装有双向V形密封器圈。它的特点是加工方便，密封性能好。缺点是氮气腔容积较小，断路器分合闸一次活塞下降行程较大。压力幅度变化也大，只适用于分合闸功要求不太大的断路器。
双筒结构的储压筒，它由一只专用的储气缸和一个带活
塞的储压筒并列组成，两筒之间由充气块联为一体。双筒的特点是储气容积可以做的较大，适用分合闸功要求较大的开
关。此时分合闸操作时的油压变化幅度小。另该结构充气方便，无需专用充氮装置。缺点是结构复杂，氮气腔和外界密封面较多。
实际上，只要单筒的容积能满足断路器操作顺序（分
—0.3—合分）的要求，且储压筒油量下降在容许范围内就宜采用单筒。
c. 储压筒活塞上部为什么必须加一定容积的航空液压油? 有两方面原因：（1）.提高活塞上部氮气和下部液压油之间的密封性能。当活塞上部加入一定高度（2cm）的油后，形成了油封密封层。氮气就不直接作用于橡胶模范圈上，而是作用在油层上，气体不易渗漏至活塞下部。
（2）.液压油可以改善活塞上氮气侧密封圈上与筒壁
间的润滑效果，在油中滑动而不易损坏。
d. 为什么要用航空液压油?
液压操动机构是用油来作为机械能传递的媒介，但
油粘大小油的影响很大，当油流截面一定时，油的粘度越大，单位时间内的油量就越小，工作缸活塞的运动速度就越慢。
在20°以上时，航空液压油的粘度不比变压器油和透平油的粘度小，但在低温随着温度的降低，粘度增大的速率比其他油小的多（一年四季粘度变化不太大），所以，它能保证在允许的工作环境温度（﹣35°c~40°c）范围内，分合闸速度变化不大。另外润滑性能比较好。
机构一般宜用10﹟航空液压油，而在东北地区宜用20﹟航空液压油。
（三）、阀系统：滤油器、放油阀、控制阀等
放油阀包括高压放油阀、低压放油阀
控制阀包括一级阀、二级阀。
液压机构阀系统常见阀有钢球阀、锥阀、片状阀。
1. 钢球阀的结构、特点：简称球阀，它是靠钢球阀和阀座之间
的一道密封线（实际为面）实现封闭的。它的封闭性能主要是：
①由密封线与纵轴线的夹角α（钢球直径、阀孔直径的相对大小，Cosα=d / D）
②钢球质量：园整度、光洁度
③阀座上密封线的密度和完整性
④密封面上的压强大小
优点：采用标准件，加工量小。
缺点：全自动翻转，密封线不固定。
选球时必须选一级品，经过严格筛选。 阀座上的密封线一 般用所配钢球放在阀孔上面敲击而成，宽度0.15---0.2mm，而且清晰可见，不能有缺口。
阀座上密封线与纵轴线夹角一般为45°较好。即阀孔直径与钢球直径之比约为0.7。不能随变扩大阀孔或更换球的规格。 阀口密封面上的压强要适当，压强小密封性能降低，压强大阀口易变形。阀口密封面的压强表现为高油压作用在钢球上的力。当阀孔直径和工作油压一定时，阀口面积越大，压强越小。密封面不能太宽。
2. 锥阀的结构及特点：
其原理与球阀相同，在锥阀芯上与阀座之间形成一到密封面。
优点：导向性能好，不易自动翻动，密封面稳定。如果阀芯和阀座的同心度在允许公差内，可获得较好的密封性能，否则密封得不到保证。（它是我国初期液压机构大量使用球阀的原因）. 锥阀的密封性能主要由阀心的锥面和阀座封口之间的密封宽度H，密封面上压强大小，密封面的光洁度及清晰程度决定。 通常，阀孔密封面是用磨床精加工成90°形成，并在阀孔略带很小的倒角。阀芯椎面与纵轴线的夹角一般为45°---60°. 当受压力大时，角度稍小一些为好。如：
二级阀的锥阀芯由于受高压油作用的面积 比较大，该角度为45°左右。而合分闸一级阀受压力较小，该角度宜大一些。
阀口密封面是用所配阀芯配对研磨而成。
配磨时，必须使锥阀芯上出现一道宽0.15----0.2mm，清晰而完整的密封面。检修如更换新品，必须重新配磨。阀孔密封面不符合要求，可用车床将阀口重新加工，如没有条件，要更换阀座。
3. 电磁阀结构性能有何要求？
分合闸结构一级阀阀杆都是由分合闸电磁铁的铁芯所驱动 可以移动电磁阀。
分闸一级阀钢球打开所需的作用 必须与所配电磁铁的吸力相匹配。目前国产所有型号液压机构的分合闸电磁铁线圈安匝数为4000左右 V=220v Ve=110v Ie=2A Ie=4A 作用力还应满足：当操作机构处在高工作油压时，分闸一级阀的动作电压 Vd≤65%Ve； 当机构处于低闭锁油压时，分闸一级阀最低动作电压Vd>30%Ve.
结构上：分闸一级阀的阀孔直径为3---3.5mm,钢球直径5---5.5mm，当D=3.5mm和额定工作油压为20 mp 时，作用力
即为98N，它相当于50%Ve时的电磁吸合力。
机构的固有动作时间与分闸一级闸口的油流截面大直接关系，阀孔越大，在单位时间内流过的油量越多，动作时间越短。如CY3完善化之前，产品的分闸一级阀孔内径为3mm，配SW6—I开关时，动作时间不满足要求，改进时，将阀孔径增大到
3.5mm，阀座上的排油孔由一个增到二个，动作时间就能满足。
阀口开距：要适当，一般为1~~1.5mm，阀口完全打开后的排油接面大与阀孔的截面，以防在阀口处因出现节流影响动作时间。
也不宜过大，否则将有副作用。如：阀口关闭时间增长，复位弹簧过压等。
对二级阀结构性能有哪些要求？
二级阀采用零压动作原理：阀芯上部受压面积远大于其下部受压面积。 二级阀在完成合闸动作后，其阀芯上、下部同时受到液压油的作用，但因受压面积不同而保持在合闸位置。上阀口有足够的关闭力，以保证良好的密封性。具体结构还设置了自保护高压油补充回路。 CY3在阀系统外管路以形成补充油回路，并在回路中装有0.5mm的节流孔。CY4、CY5则在二级阀锥阀芯上打一个直径0.5mm的小孔，使下部的高压油直接由该孔补充到上部合闸自保护腔中。
油泵：将机械能变为液压能的能量转换装置，供给机构所需的高压油。
为何用柱塞式油泵？
目前使用的油泵在结构上有齿轮泵和柱塞泵两种。齿轮泵一般额定工作压力不超过1Mpa，适用于压力不太高而流量大的场所。
柱塞泵工作压力高，可达几十Mpa，但打油量较少，适用于液压机构使用，因为液压机构油压都在20Mpa以上。储压筒的储压油容积只有2500~~5000cm3， 要求从零表压打到额定油压时间不超过3~~5min，打油量在1500cm3/min即可。双柱塞打油，电机旋转一周两次打油。
工作缸：由缸体、活塞组成，将储压油中储存的气体势能转变为运动的机械能，供开关操作。
接线板：辅助开关、中间继电器、压力表等。
液压操动机构
一．概念
液压机构是用液压油做为能源来进行操作的。 目前，我国生产的 断路器用的液压机构采用储能常充压差动工作原理。高压油泵把油储存在储压器中，断路器的运动是由工作缸活塞操作，活塞的运动靠阀门控制。
工作缸的左侧直接与储压筒的常压油相连接。 右边接阀门，也与高压油相连通，两侧均有高压油，但活塞两侧的受力面积不等，在这一压差作用下，活塞运动使开关合分闸。
液压机构的优点是操作用的高压油可先用油泵储存在储压筒中，带动油泵的电动机只需 1.5 kw ，且交 、直流通用，动作时，速度快而平稳。直流操作电源容量易满足。
二．分类 ：
（一）. 按传动方式分为全液压与半液压。
全体液 ：就是液压油直接操纵主触头进行合闸，省去了连动拉杆，减 少了机构的静止阻力，速度快。
半液压 ：液压油只到工作缸的一侧，操动活塞将液压能转化为机械能带动联动拉杆，使开关进行分、合闸。目前我国多采用此。
（二）.按其充压方式分为常充压和瞬间充压
常充压：即分闸管道中，无论是合闸、分闸状态皆充高压油，而合闸管道中，仅在合闸状态才充高压，分闸状态管道中油压全部泄掉。
瞬时充压：无论在合闸位置和分闸位置，在液压工作缸两侧 都是低压油，仅在动作过程中才充高压油。
我国目前生产的属常高压半液油型液压机构。
三. 液压机构的结构
液压机构主要包括：机构箱、储压器、阀系统、工作缸、油泵、控制板等组成。
（一） 机构箱：支撑 整体机器及保护外壳。箱内底部设有加
热器。5℃以下投入，20℃以上切断。
（二） 储压器：液压机构的储能元件。油不可能压缩，能量
靠压缩氮气储存。
a. 为什么用氮气？
储压器采用高碳素钢管加工制成，内表面光洁度要求很
高。而氮气是一种无色、无味气体，充入氮气可避免腐蚀损坏；另储压筒中可使用橡胶密封件。在氮气中老化慢，可提高使用寿命。
使用的N2必须是高纯度的，纯度最低为99.9%以上，最
好的达到99.99%，含水量小于30mg/C㎡。
b. 单筒和双筒式储压器有什么特点？
液压机构中使用的储压筒，在结构上分为双筒、单筒两
种。单筒只有一个筒结构，活塞上部为氮气腔；下部为高压油腔。活塞上装有双向V形密封器圈。它的特点是加工方便，密封性能好。缺点是氮气腔容积较小，断路器分合闸一次活塞下降行程较大。压力幅度变化也大，只适用于分合闸功要求不太大的断路器。
双筒结构的储压筒，它由一只专用的储气缸和一个带活
塞的储压筒并列组成，两筒之间由充气块联为一体。双筒的特点是储气容积可以做的较大，适用分合闸功要求较大的开
关。此时分合闸操作时的油压变化幅度小。另该结构充气方便，无需专用充氮装置。缺点是结构复杂，氮气腔和外界密封面较多。
实际上，只要单筒的容积能满足断路器操作顺序（分
—0.3—合分）的要求，且储压筒油量下降在容许范围内就宜采用单筒。
c. 储压筒活塞上部为什么必须加一定容积的航空液压油? 有两方面原因：（1）.提高活塞上部氮气和下部液压油之间的密封性能。当活塞上部加入一定高度（2cm）的油后，形成了油封密封层。氮气就不直接作用于橡胶模范圈上，而是作用在油层上，气体不易渗漏至活塞下部。
（2）.液压油可以改善活塞上氮气侧密封圈上与筒壁
间的润滑效果，在油中滑动而不易损坏。
d. 为什么要用航空液压油?
液压操动机构是用油来作为机械能传递的媒介，但
油粘大小油的影响很大，当油流截面一定时，油的粘度越大，单位时间内的油量就越小，工作缸活塞的运动速度就越慢。
在20°以上时，航空液压油的粘度不比变压器油和透平油的粘度小，但在低温随着温度的降低，粘度增大的速率比其他油小的多（一年四季粘度变化不太大），所以，它能保证在允许的工作环境温度（﹣35°c~40°c）范围内，分合闸速度变化不大。另外润滑性能比较好。
机构一般宜用10﹟航空液压油，而在东北地区宜用20﹟航空液压油。
（三）、阀系统：滤油器、放油阀、控制阀等
放油阀包括高压放油阀、低压放油阀
控制阀包括一级阀、二级阀。
液压机构阀系统常见阀有钢球阀、锥阀、片状阀。
1. 钢球阀的结构、特点：简称球阀，它是靠钢球阀和阀座之间
的一道密封线（实际为面）实现封闭的。它的封闭性能主要是：
①由密封线与纵轴线的夹角α（钢球直径、阀孔直径的相对大小，Cosα=d / D）
②钢球质量：园整度、光洁度
③阀座上密封线的密度和完整性
④密封面上的压强大小
优点：采用标准件，加工量小。
缺点：全自动翻转，密封线不固定。
选球时必须选一级品，经过严格筛选。 阀座上的密封线一 般用所配钢球放在阀孔上面敲击而成，宽度0.15---0.2mm，而且清晰可见，不能有缺口。
阀座上密封线与纵轴线夹角一般为45°较好。即阀孔直径与钢球直径之比约为0.7。不能随变扩大阀孔或更换球的规格。 阀口密封面上的压强要适当，压强小密封性能降低，压强大阀口易变形。阀口密封面的压强表现为高油压作用在钢球上的力。当阀孔直径和工作油压一定时，阀口面积越大，压强越小。密封面不能太宽。
2. 锥阀的结构及特点：
其原理与球阀相同，在锥阀芯上与阀座之间形成一到密封面。
优点：导向性能好，不易自动翻动，密封面稳定。如果阀芯和阀座的同心度在允许公差内，可获得较好的密封性能，否则密封得不到保证。（它是我国初期液压机构大量使用球阀的原因）. 锥阀的密封性能主要由阀心的锥面和阀座封口之间的密封宽度H，密封面上压强大小，密封面的光洁度及清晰程度决定。 通常，阀孔密封面是用磨床精加工成90°形成，并在阀孔略带很小的倒角。阀芯椎面与纵轴线的夹角一般为45°---60°. 当受压力大时，角度稍小一些为好。如：
二级阀的锥阀芯由于受高压油作用的面积 比较大，该角度为45°左右。而合分闸一级阀受压力较小，该角度宜大一些。
阀口密封面是用所配阀芯配对研磨而成。
配磨时，必须使锥阀芯上出现一道宽0.15----0.2mm，清晰而完整的密封面。检修如更换新品，必须重新配磨。阀孔密封面不符合要求，可用车床将阀口重新加工，如没有条件，要更换阀座。
3. 电磁阀结构性能有何要求？
分合闸结构一级阀阀杆都是由分合闸电磁铁的铁芯所驱动 可以移动电磁阀。
分闸一级阀钢球打开所需的作用 必须与所配电磁铁的吸力相匹配。目前国产所有型号液压机构的分合闸电磁铁线圈安匝数为4000左右 V=220v Ve=110v Ie=2A Ie=4A 作用力还应满足：当操作机构处在高工作油压时，分闸一级阀的动作电压 Vd≤65%Ve； 当机构处于低闭锁油压时，分闸一级阀最低动作电压Vd>30%Ve.
结构上：分闸一级阀的阀孔直径为3---3.5mm,钢球直径5---5.5mm，当D=3.5mm和额定工作油压为20 mp 时，作用力
即为98N，它相当于50%Ve时的电磁吸合力。
机构的固有动作时间与分闸一级闸口的油流截面大直接关系，阀孔越大，在单位时间内流过的油量越多，动作时间越短。如CY3完善化之前，产品的分闸一级阀孔内径为3mm，配SW6—I开关时，动作时间不满足要求，改进时，将阀孔径增大到
3.5mm，阀座上的排油孔由一个增到二个，动作时间就能满足。
阀口开距：要适当，一般为1~~1.5mm，阀口完全打开后的排油接面大与阀孔的截面，以防在阀口处因出现节流影响动作时间。
也不宜过大，否则将有副作用。如：阀口关闭时间增长，复位弹簧过压等。
对二级阀结构性能有哪些要求？
二级阀采用零压动作原理：阀芯上部受压面积远大于其下部受压面积。 二级阀在完成合闸动作后，其阀芯上、下部同时受到液压油的作用，但因受压面积不同而保持在合闸位置。上阀口有足够的关闭力，以保证良好的密封性。具体结构还设置了自保护高压油补充回路。 CY3在阀系统外管路以形成补充油回路，并在回路中装有0.5mm的节流孔。CY4、CY5则在二级阀锥阀芯上打一个直径0.5mm的小孔，使下部的高压油直接由该孔补充到上部合闸自保护腔中。
油泵：将机械能变为液压能的能量转换装置，供给机构所需的高压油。
为何用柱塞式油泵？
目前使用的油泵在结构上有齿轮泵和柱塞泵两种。齿轮泵一般额定工作压力不超过1Mpa，适用于压力不太高而流量大的场所。
柱塞泵工作压力高，可达几十Mpa，但打油量较少，适用于液压机构使用，因为液压机构油压都在20Mpa以上。储压筒的储压油容积只有2500~~5000cm3， 要求从零表压打到额定油压时间不超过3~~5min，打油量在1500cm3/min即可。双柱塞打油，电机旋转一周两次打油。
工作缸：由缸体、活塞组成，将储压油中储存的气体势能转变为运动的机械能，供开关操作。
接线板：辅助开关、中间继电器、压力表等。