- сопротивление изоляции;
- электрическая прочность изоляции;
- ёмкость между соседними контактами;
- диапазон окружающей температуры;
- диапазон атмосферного давления;
- вибро- и ударостойкость;
- габаритные масса и размеры и др.
На основании вышесказанного для проектируемой кнопки в качестве способа управления приводным механизмом выбираем нажимный способ. Достоинством кнопок является их быстродействие и удобство работы оператора.
Особенностью кнопок является разъемный контакт, в конструкции которых нетрудно предусмотреть самозачистку контактов при замыкании и размыкании.
3.1 Выбор материала для контактов
Согласно рекомендациям [5], контактные материалы должны обладать относительно невысоким модулем упругости, высокой коррозионной стойкостью при различных климатических воздействиях и относительно небольшим удельным электрическим сопротивлением.
Так как одной из задач конструирования изделия является обеспечение минимальной стоимости, то целесообразно в данном случае применить конструкционный материал - бронзу бериллиевую БрБ2 ГОСТ 18175-78;
Бронза бериллиевая БрБ2 содержит 1,8-2,2% бериллия, 0,2-0,5% никеля, 0,5% примесей, остальное медь. Обладает хорошими упругими, механическими и антикоррозионными свойствами, более высоким сопротивлением усталости, высокой твёрдостью и электропроводностью по сравнению с другими бронзами, антимагнитна. Применяется для работы в магнитных и электрических полях и в агрессивных средах при нормальной температуре.
Для обеспечения оптимальных контактных свойств используем электролитическое покрытие серебром (Ag).
Серебро обладает высокой электро- и теплопроводностью, хорошими технологическими свойствами. Технически чистое серебро содержит 99,99% Ag, остальное примеси, которые заметно снижают электропроводность. Недостатком серебра является его нестойкость к сероводороду, присутствующему в атмосфере больших городов и болотистых местностей. Однако окисление серебра под действием сероводорода образует столь тонкую пленку, что она легко разрушается трением при соединении и разъединении контактов.
3.2 Электрический и конструктивный расчет кнопки
3.2.1 Определение контактного усилия и переходного сопротивления
После выбора материала определяют необходимое контактное усилие Fk ,которое определяется по формуле (3.1) согласно известной методики[5]:
(3.1)
где Е – модуль упругости (кгс/мм);
h –высота выступов;
- приведенные удельные сопротивления материалов, из которых выполнены контактные элементы;
, - удельное электрическое сопротивление материалов контактных элементов для серебра и бронзы соответственно.
- коэффициент Пуассона;
RП – контактное переходное сопротивление
При расчете контактных усилий рекомендуется исходить из максимально допустимого падения напряжения U(В) на контакте, при котором температура последнего достигает такого значения , когда его механические свойства начинают резко падать. Опытное значение величины падения напряжения [4] для серебра равно U=0,8-0,1(В).
Определим допустимое падение напряжения на контакте по формуле:
U= ; (3.2)
Получим
U ==0,03В.
Зная величину максимального тока I=4A, проходящую через контакт определим величину контактного переходного сопротивления RП согласно[2]:
(3.3)
Имеем
R=Ом;
Подставив рассчитанные данные в формулу (3.1) получим:
.
Таблица 3.1 – Основные характеристики материалов
Марка материала
r, мкОм×см
Е, кгс/мм2
HB
,мкм
m
Бронза БрБ2
7
1,25×104
25
0,05
0,3
Серебро(Ag)
1,6
1×104
_
3.2.2 Определение температуры локального перегрева
Определим температуру локального перегрева исходя из формулы(3.4).
, (3.4)
где r – удельное электрическое сопротивление тела контакта;
l – теплопроводность материала контактов;
Rп – переходное сопротивление;
I – ток проходящий через контакт.
Таблица 3.2 – Исходные данные для теплового расчета
Материал
I, А
Rп, Ом
λ, Вт/мм∙°С
4
0,0075
0,84
4,18
Оценим температуру локального перегрева для бронзы БрБ2:
(°С).
Оценим температуру локального перегрева для серебра :
Полученные значения перегрева обеспечивают значительную температурную стабильность контакта, т.е. протекающий ток не вызывает изменение параметров перехода.
В курсовом проекте, согласно требованиям технического задания, был спроектирована кнопка , предназначенная для коммутации электрических цепей постоянного и переменного тока низкой частоты .
В ходе выполнения проекта произведены: выбор конструкционных материалов, необходимые расчеты конструктивных, электрических, механических и тепловых параметров изделия. Конструкция отработана на технологичность с учетом ее предполагаемого выпуска в условиях мелкосерийного производства.
Достоинствами конструкции разработанной кнопки являются – малые габариты, хорошие электрические характеристики, технологичность и относительная простота. Изделие имеет хорошие экономические показатели, т.к. имеет низкую себестоимость (в конструкции нет дорогостоящих материалов).
Спроектированная конструкция кнопки полностью отвечает требованиям технического задания и современным требованиям к подобного класса функциональным элементам.
1. ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнение для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.
2. Рычина Т.А. Электрорадиоэлементы. – М.: Сов. радио, 1979.-336 с.
3. Белоусов А.К. Электрические разъёмные контакты в радиоэлектронной аппаратуре. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Энергия, 2005.
4. А.Л.Харинский .Основы конструирования элементов радиоаппаратуры.Изд.2-е перераб. и доп.-Л.:Энергия,2001. – 464с.
5. Свитенко В.Н. Электрорадиоэлементы: Курсовое проектирование: Учебное пособие для вузов по спец. "Конструирование и производство РЭА". – М.: Высш. шк., 2007. – 207 с.
6. Левин А.П. Контакты электрических соединителей радиоэлектронной аппаратуры (расчёт и конструирование). - М.: "Сов. Радио", 1972. - 216 с.
7.Мальков М.Н.,Свитенко В.Н.Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы: Конспекты лекций.Часть II.-Х: ХИРЭ,
1992. – с.
Страницы: 1, 2
