Автореферат (1095051), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Получены формулы, позволяющие определятьхарактеристики контактных поверхностей (остаточные перемещениявершин выступов и радиусы выступов) после снятия нагрузки.При определении электрического сопротивления переходной зоныконтактов использовалась эквивалентная схема контакта, в которойсопротивления отдельных выступов соединены параллельно.

Если12поверхностные пленки выступов не разрушены, то их активноесопротивление складывается из поверхностного сопротивления этихпленок и сопротивления стягивания. Если под действием контактной силыповерхностные пленки разрушились, то переходное сопротивлениеопределяется только сопротивлением стягивания. Таким образом,формулы для определения активного сопротивления имеют следующийвид:п = 1 + 2п =+4∙ 1 + 24∙ 1 +22∙∙ ,,если pср i  σвпл,если pсрi  σвпл,(7)где 1 , 2 – удельные сопротивления материалов контактов; 1 , 2 –удельные сопротивления поверхностных пленок; – радиус пятнаконтакта двух выступов; впл – предел прочности пленки; – коэффициент,учитывающий влияние разрушенной пленки.Проведенные расчеты активного сопротивления контактов показалиудовлетворительное совпадение результатов расчета с результатамиэкспериментов, приведенными в работах В.В.

Измайлова.По предложенной методике было рассмотрено влияние запыленностиповерхности на работу электрического контакта. Как известно, прикоммутации происходит дребезг контактов. При этом максимальная силавзаимодействия контактов может превышать номинальное усилие болеечем в 10раз. Поэтому определение сбойного состояния выполнялось в 2этапа. На первом этапе для определения количества разрушенных пылинокконтакты нагружались силой Fmax  9H .

На втором этапе контактынагружались номинальной силойFном  0.7Н , и определялосьэлектрическоесопротивление.Еслипереходноесопротивлениезапыленных поверхностей превышало номинальное значение в два раза, тофиксировался сбой.Расчетные исследования показали, что при концентрации частиц пылина контактных поверхностях 20 частиц на мм2 вероятность сбоя достигает15%.В третьей главе рассмотрены причины, вызывающие появлениедополнительной индуктивности и электроемкости переходной зоны.Предложены методики определения индуктивности одноточечного имноготочечного контактов, электроемкости переходной зоны.Поддополнительнойиндуктивностьюпереходнойзоныэлектрического контакта понимают разность Lпер  Ln  L , где Ln –индуктивность участков контактируемых проводников, на которыхизменяются направления линий тока; L – индуктивность тех же участков вслучае, когда два проводника представляют собой единое целое.Расчету индуктивностей проводов и контуров посвящены труды Л.А.Цейтлина и П.Л.

Калантарова. При определении индуктивности13одноточечного контакта предполагается, что до переходной зоны ток течетпо телу цилиндрической формы радиусом R и равномерно распределен поплощади поперечного сечения. Переходная зона представляет собой шар,радиус которого равен радиусу указанного цилиндра. В переходной зонелинии тока стягиваются от сферы радиуса R к площадке контакта,имеющей форму окружности радиусом r. Внутри малой сферы радиуса rток течет параллельно образующей цилиндра. От большой сферы радиусаR к малой сфере радиуса rток стягивается вдоль радиусов сфер (рис.

2).Аналогичный подход использован в работе Р. Хольма.Индуктивность провода L и взаимную индуктивность двух проводовM можно вычислить по формуламL1~ ds   Mds  ,s s s2M1~ ds  Mds ,s1  s2 ss21cos( )~ M 0   dl dl  ,4 AB  AB D(l , l ) (8)(9)~ –взаимная индуктивность двух нитей тока   (см.

рис. 2);где Ml, lD(l , l ),  – расстояние между элементами нитей тока dl  , dl  и уголнаклона между ними; s, s1 , s2 – площади поперечных сечений проводников; 0 – магнитная постоянная.Рис.2. Направление линий тока в переходной зоне одноточечного контактаПроведенныерасчетыпоказали,чтоиндуктивностьидополнительную индуктивность переходной зоны одноточечного контактас достаточной точностью можно аппроксимировать линейнымизависимостямиrL1  0.150  R   3,17   ,RrL1пер  0.15 0  R  1   .R(10)На рис. 3 показана зависимость относительной величиныдополнительной индуктивности одноточечного контакта от отношения14радиусов малой и большой сфер. При малых значениях   r R разницамежду значениями индуктивности, вычисленными по предложеннойформуле и формуле Р.

Хольма, составляет 20-25%.Рис.3 Относительная величина дополнительной индуктивности переходной зоныПроведенные теоретические исследования показали, что радиусыпятен контакта двух пар взаимодействующих неровностей оказываюточень слабое влияние на их взаимную индуктивность. На взаимнуюиндуктивность двух одноточечных контактов оказывают влияниетолько радиус внешней сферы R и расстояние между одноточечнымиконтактами . Расчеты, выполненные по формуле (8), позволилиполучить следующую зависимость = 0.31502 .(11)Для определения индуктивности многоточечного контакта былиприняты следующие упрощения.1.

Все одноточечные контакты равномерно распределены по площадисоприкосновения, имеющей форму окружности.2.Ток течет не по всему проводнику, а по цилиндрическим каналам содинаковым радиусом R. Количество указанных трубок тока равноколичеству одноточечных контактов n. Они наилучшим способомупакованы в цилиндрический проводник радиусом Rп . Коэффициентзаполнения такой упаковки равен   0,9 .3. Плотность тока во всех цилиндрических каналах радиусом Rодинаковая.

Линии тока в каждой трубке тока стягиваются так, какпоказано на рис. 2.Проведенные расчетные исследования позволили получитьследующие выражения для определения индуктивности Ln идополнительной индуктивности Lnпер n-точечного контакта:150.315 0 R 2 n  n1 ,A  k 1 m 1 d k , m n2 (m  k )0.150  R  rср 1 ,Lnпер  Ln  L nRr0.15 0  R  3.17  срLn nRгде rср 1 n rkn k 1 A ,(12)(13)– средний радиус пятен контактов одиночных выступов;d k , m – расстояние между одиночными выступами (одноточечнымиконтактами).Формула (13) показывает, что дополнительная индуктивностьпереходной зоны не зависит от взаимной индуктивности одноточечныхконтактов. После несложного преобразования формулы (13) показано, чтообщая дополнительная индуктивность n-точечного контакта можновычисляется по схеме параллельного соединения дополнительныхиндуктивностей одноточечных контактов при одинаковых радиусах всехпятен контакта.В четвертой главе предложены математические модели контактныхсистем на примере микропереключателей со стержневыми упругимиэлементами, выявлены предвестники сбоев из-за поломки распорнойпружины и запыленности контактных поверхностей.В микропереключателях быстродействие в основном обеспечиваетсяза счет такого подбора параметров, при котором все положения равновесияупругого элемента с распорной пружиной без опоры на контакты –неустойчивы.

При определении неустойчивых положений нельзяиспользовать принцип первоначальных размеров, т.е. уравненияравновесияупругойсистемынеобходимосоставлятьдлядеформированного состояния.В данном разделе рассматривается методика статического расчетамикропереключателя по линейной теории балок, которая приближенноучитывает влияние продольной силы на неустойчивость положенияравновесия.Микропереключательсостержневымупругимэлементомпредставлен на рис. 4; схема сил, действующих на упругий элемент,– нарис.5.161– упругий элемент;2– распорная пружина;3– подвижный контакт;4– неподвижные контакты;5– толкатель.Рис.

4. МикропереключательРис. 5. Расчетная схемаВнутренний изгибающиймомент от действиясоставляющей силы S определяется следующим образом:~M ( x)  S x  ( y  y 4 ),0,приx  x4приx  x4,продольной(14)17где S x  S  cos( ) ; y  y(x) – поперечное перемещение в произвольнойточке; y4  y(d ) – поперечное перемещение в точке приложения силы S .В выражениииспользуетсяупругая линия балки, нагруженной (14)силами: F2 (или F1 ), S и F3 .Для упрощения вычислений нелинейная зависимость изгибающего~момента от продольной координаты M ( x) заменяется линейнойM  ( x)   P  ( x4  x)  mна участке (0, x4 ) .

Коэффициентыопределяются методом наименьших квадратов из условияP иx4 ~Ф   ( M ( x)  M  ( x)) 2 dx  min .m(15)0Посленесложныхпреобразованийполучаетсяпредлагаемая формула для определения P  и mследующаяx4 S x  x4 y4   ydx0.5 x 2 x 44  P  0 .   x432  m  xx2440.5 x4    S x   x4 y 4  x4  ydx   y  xdx 3 200(16)Вычисляемые значения коэффициентов P  и m зависят от формы   упругой линии балки y (x) . При действии на балку сил F2 (или F1 ) , S y , P  , F3и момента m интегралы, стоящие в правой части системы линейныхуравнений (16), определяются аналитически.

Характеристики

Список файлов диссертации