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AG真人投注设计一种增强可靠性的微动开关优化方式

发布时间:2016-4-26 14:45:0  浏览:

低压电器品种繁多,在国民经济中有着不可替代的重要作用,低压电器品种主要有接触器、断路器、按钮开关、微动开关等。我们所述及的微动开关的就是低压电器中的一种,该微动开关的设计重点在于内部触点传动机构和电触头。这些设计指标在整个微动开关设计中起着重要作用,其性能直接影响到电器运行的稳定性和可靠性。其中电接触材料的选择的性能更是直接决定着电触头的性能。对于一个低压电器设计者来说,了解和认识电接触材料及传动机构,在其设计中意义将是非常重大的,能起到事半功倍的作用。

我们设计的微动开关是在原有的空调用门开关基础上进行改良,保持原有外观不变,更改内部传动可靠性,降低成本。其与原有样品开关相比,拥有如下几个显著特点:(1)开关动作灵敏,接通和断开速度快,不易产生拉弧;(2)开关分断力大,不易粘连;(3)能承受更大的负载;(4)动作可靠性高,使用寿命更长。

1、产品的主要结构和工作原理

对产品的结构、性能进行了细致的研究,尽可能提高产品可靠性、适用性、工艺性、可测试性、可维护性等性能指标。新设计的微动开关主要结构如图1所示。用力推动推杆,推杆向下运动,带动转块转动,转块转过绞支点,下压簧片后簧片转动,接点接触,开关接通。松开对推杆的推动力,推杆在压簧回复力作用下向上复位,带动转块回转,转块回转过绞支点后,在绞支点另一侧下压簧片,簧片转动,接点分离,开关断开。接触片组同样借助簧片的弹力快速跳变与下接点分离,接点快速分离减少了拉弧的产生,大大提高了接点的使用寿命。

新微动开关结构图

2、内部机构设计

首先对原有微动开关进行详细分析,发现样品开关由上下壳体、推杆、转块、焊片、簧片、压簧等零部件组成,老开关内部结构见图2。

微动开关结构图

用力推动推杆,推杆向下运动,带动转块转动,转块转过绞鼓,下压簧片,簧片转动,接点接触,开关接通。

松开对推杆的推力,推杆在压簧回复力作用下向上复位,带动转块回转,转块回转过绞支点后,在绞支点另一侧下压簧片,簧片转动,接点分离,开关断开。通过对老样品开关的详细分析测试,发现样品开关力臂短,操作力矩小,开关接通、分离速度慢,拉弧现象严重,簧片变形小,分离力小,触点容易产生粘连,负载能力差,开关的使用寿命就短,可靠性差,在使用过程中如遇振动,开关将出现接触不良的情况。针对这些情况,我们制定了新设计微动开关的设计方案。

该样品开关接通、分离速度慢,簧片变形量很小,其产生的力小,导致触点压力很小,接触不可靠。开关簧片变形量很小,其产生的变形力小,这使得触点分离速度慢,容易引起拉弧烧蚀,长时间使用会导致触点产生粘连,触点分离力不足,致使开关不能断开,发生失效。老样品开关的簧片受力如图3。

微动开关结构

针对开关失效机理,我们重点对簧片结构进行了设计改进,改进后的开关结构如图4所示。

微动开关结构图

新开关动作原理:用力推动推杆,推杆向下运动带动转块转动,转块推动支架,支架向下转动同时带动簧片向下转动过绞支点,在簧片变形力作用下,簧片带接点的头部向下摆动,接点接触,开关接通。松开对推杆的推动力,推杆在压簧回复力下向上复位,带动转块回转,支架在簧片变形力作用下回转,同时带动簧片转动过绞支点,在簧片变形力作用下,接点快速分离,开关断开。

新设计后开关簧片受力如图5所示,从图中可以看出,开关在转换过程中簧片产生变形大,同时为了增加簧片的变形力,将簧片的材料厚度由原来的0.15mm改为0.2mm。新设计的簧片变形力增加,接点分离速度加快,不易产生拉弧现象,同时接点压力增加(经实测该结构开关接点压力为45N),接触电阻稳定,为进一步减小接触电阻,加大接点直径,减少接点接触处的发热量,使接点不易产生烧烛,这些都能够有效防止触点发生粘连现象。接触片的选材上,选用铍铜。该材料具有耐高温,高导电率,高强度,高抗应力松弛的特点。

3、机械寿命与电寿命实验分析

从随机的设计开关中任意抽样两个样品,分别编号为1#和2#,通过实验验证该开关的机械寿命和电气寿命。测试项目包括实验前后的接触电阻、绝缘电阻、耐压情况等,经过寿命试验验证,触点的相关设计能够保证其满足用户的需求。具体测试数据和结论见表1和表2。

微动开关测试结果1
微动开关测试结果

3.1电寿命

按其正常的安装方式安装在固定支架上,通以220VAC/1A的电流,经受25000次动作循环操作,循环速率为每分钟28次,通电持续率为20%,试验后接触电阻应≦200Ω。在开关电寿命试验后立即进行测量温升,在插片上靠近外壳的一端用热电偶測量,测量时开关应通以220VAC/1A的电流,开关处于导通状态,温升应不超过40℃。在试验过程中,开关不得有松动现象。

通过分析下面的电寿命实验数据(见表2),可以知道开关触点的使用寿命远超过了标准2.5 万次得要求。从试验中的触点图11、12、13可以看出,电寿命3万多次后,开关触点只有轻微的烧蚀情况,无触点粘接、附银层烧穿等不良问题出现,还可以继续使用。

微动开关测试

3.2机械寿命

按其正常的安装方式安装在固定支架上,经受10万次动作循环操作,循环速率为每分钟28次,试验后接触电阻应忘l00Ω。在试验过程中,开关不得有松动现象。

通过分析下面的机械寿命实验数据(见表1),可以知道开关在13万次以上才由于簧片材料断裂而发生失效,但也远超过了 10万次的设计要求,对比开关寿命试验前、后如图10、图14,可知关触点经受10万次以上的撞击,不会产生变形,开关触点 材料在硬度、耐磨性上都能满足设计要求。

微动开关

该开关内部触点设计满足机械寿命10万次 的要求,所有电气性能满足国标要求。机械寿命直至100万次后才出现失效现象。相比之前原有开关1万次的机械寿命,已经大幅度的提高,该设计提高了使用的可靠性。

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