Контактное устройство

 

Изобретение относится к автоматике, электротехнике и вычислительной технике иможет быть использовано в герметизированных контактах. Целью изобретения является уменьшение габаритов устройства при минимуме отскоков. Для этого центры кривизны закругленных участков S-образного -подвижного контакта расположены на осях закрепленной и свободной BeTBefjc отношением длин участков к длине между заделкой и неподвижными контактами 1:0,33:0.3:0,96, а расстояние между закреплением и неподвижными контактами, расстояние между осями защемленной и свободной ветвей, радиусь! кривизны и толщины относятся как 1:0.07:0,0325:0,013. 1 ил.. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I (51)5 Н 01 Н 1/44, 1/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4684714/07 (22) 03,05.89 (46) 15.02.92. Бюл. N -. 6 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) В.И. Дыкин, В, К. Янкелиович и О.Г. Смиренский (53) 621.317.752(088.8) (56) Осташявичюс В.В, и др. Контактные си- стемы. — Л.: Машиностроение, 1987.

Авторское свидетельство СССР

N257634,,кл. Н 01 Н 1/44, 1968. (54) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к автоматике, электротехнике и вычислительной технике и ю

Изобретение относится к автоматике, электротехнике, вычислительной технике и может быть использовано в герметизированн ых контактах.

Известны контактные устройства, содержащие неподвижные контакты и подвижный контакт, представляющий собой упругий элемент, расположенные в одной плоскости.

При переключении подвижный контакт ударяется о гюверхность неподвижного, отскакивает и вибрирует, что приводит к неустойчивой работе устройства, т.е. к так называемому дребезгу контактов. Для уменьшения дребезга контактов на конце подвижного контакта в виде консоли устанавливают U-образную скобу и кронштейн, подвижный контакт выполняют в виде Т-обI разной пружины, которая имеет две контактные пары с неподвижными контактами, а зазоры между контактными элементами контактных пар неодинаковы; контактирующие поверхности выполняют в форме сфе„„5U „„1 712976 А1

2 может быть использовано в герметизированных контактах. Целью изобретения является уменьшение габаритов устройства при минимуме отскоков. Для этого центры кривизны закругленных участков S-образного .подвижного контакта расположены на осях закрепленной и свободной ветвей с отношением длин участков к длине между заделкой и неподвижными контактами 1:0,33:0,3:0,96, а расстояние между закреплением и неподвижными контактами, расстояние между осями защемленной и свободной ветвей, радиусы кривизны и толщины относятся как

1:0,07:0,0325:0.013. 1 ил „1 табл. рического выступа и впадины; вводят со стороны подвижного контакта дополнительную пружину — ограничитель из немагнитного материала, рабочая поверхность которой имеет параболическую форму: используют различные ударные демпферы или умень- д шают вибрацию за счет демпфирования магнитным полем, создаваемым катушкой управления. Однако все эти конструкции обладают рядом недостатков. усложняют- и удорожают изделие, увеличивают их габари- »О ты.

Контактные устройства, выполненные s О» виде консоли с прямой осью, имеют наименьшие габариты и просты в изготовлении.

Однако они обладают сравнительно боль- ™ шой жесткостью, высокой частотой собственных колебаний, а спектр их частот и форм колебаний имеет довольно широкий диапазон изменений и в большой степени зависит от точности изготовления. Поэтому уменьшение дребезга контактов в таких устройствах представляет значительные труд1712976 ности, приводит к ужесточению допусков на их изготовление. а иногда требует индивидуального подхода к каждой паре контактов. В магнитоуправляемых контактах такой конструкции, из-за их повышенной жесткости, для переключения требуется мощное магнитное поле, на получение которого требуется повышенная мощность, затрачиваемая на управление работой контактом, а также увеличиваются габариты устройства.

Для получения более компактного спектра и форм частот собственных колебаний контактных систем, уменьшения расходуемой мощности, упрощения конструкции, уменьшения дребезга контактов, выпускаются контактные устройства. упругий элемент которых имеет S-образную форму, Так в герконах типа МКСР-45181, подвижный контакт которых выполнен в виде упругого элемента S-образной формы, закрепленного одним концом и имеющего отношение длины каждой из прямолинейных ветвей его к участку между контактами и заделкой

l:11:1р:!з=1:0,38:0;35:0,97, а ширина, толщина и радиусы кривизны к тому же участку относятся как 1:b:h:г=1:0,13:0,013:0,016. В такой конструкции отношение ширины упругого элемента к толщине b:h=10, а радиусы кривизны к толщине r:h=1,25. Габаритные размеры контактного устройства относятся как

I:b:а=-1:0,13:0,077, Однако, такая конструкция упругого элемента контактного устройства не лишена ряда недостатков. При перебрасывании свободного конца S-образной пружины переключающим усилием с одного неподви>кного контакта на другой происходит дребезг контактов, что приводит к неустойчивой работе устройства. К тому же малый радиус закруглений, составляющий 1,26 толщины упругого элемента, приводит к высоким напряжениям изгиба в местах закруглений ветвей при работе упругого элемента, в результате чего на поверхности закругленной части появляются микротрещины и снижается долговечность устройства.

Повышение долговечности может быть достигнуто увеличением радиуса кривизны, Но при такой конструкции упругого элемента это ведет к увеличению габаритов, Наиболее близким техническим решением является электрическое контактное устройство, содержащее неподвижный контакт и подвижный контакт, выполненный в виде закрепленной одним концом в опоре

S-образной пружины с отношением длины каждой из прямолинейных ветвей ее к участку между контактами и опорой как

1:0,3:0,24:0.94, а радиусы кривизны и толщина к тому же участку относятся как

1:0,2:0,014.

Такое соотношение геометрических размеров обеспечивает минимум отскоков.

5 Режим минимума отскоков сохраняется при отклонении указанных отношений в пределах; длина защемленной ветви + 1,5 ; длина средней ветви+ 1,2 ; длина ветви между контактами + 4,5 ; толщина + 0,07 у,. ради10 усов кривизны + 0.2 . В такой конструкции отношение радиуса кривизны к толщине составляет r:h=-0,2I:0,0141=14,3, соотношение сторон площади, занимаемой контактным устройством в плоскости действия контакта, 15 I:а=1;0.814. Таким образом, габариты контактного устройства в плоскости действия контакта увеличены, по сравнению с выпускаемым промышленностью, при том же расстоянии между заделкой и неподвижны20 ми контактами в 0,814;0,077=10,6 раз. При таком большом соотношении радиуса кривизны к толщине как 14,3 S-образная пру>кина обладает малой жесткостью и незначительные внешние воздействия (виб25 рации, удары и т.д.) приводят к ложному срабатыванию контактного устройства без включения управляющего сигнала. Этим же объясняются и жесткие допуски на изготовление длин ветвей и радиусов кривизны. К

30 тому же оси выводов подвижного и неподвижного контактов находятся на разных уровнях, что крайне не технологично, При помещении оси вывода подвижного контакта на одном уровне с осью симметрии выво35 дов неподвижных контактов, ветвь между контактами значительно подгибают, что приводит к ухудшению работы контактных пар.

С целью уменьшения габаритов при ми40 нимуме отскоков и оптимальной долговечности преблагаемое контактное устройство содержит упругий элемент, который выполнен в виде закрепленной одним концом Sобразной пружины, центры кривизны

45 закругленных участков которой расположены на осях защемленной и свободной ветвей, с отношением длины I от места закрепления до неподвижных контактов к длине I1 участка, прилегающего к закрепле50 нию от закрепления до центра кривизны закругленной части этого участка, к длине 1 участка перекрытия между центрами кривизны закруглений, к длине 1з свободного конца от центра кривизны закругленной ча55 сти и этого участка до неподвижных контактов 1:Iq:Iz:1з=1:0,33:0,3:0,96, а расстояние 1 между местом закрепления и неподвижными контактами, расстояние l4 между осями ветвей участка прилегающего к закреплению и свободной, радиусы r кривизны за17 12976

30 формам мало отличаются от частот для обычной консоли и, поэтому введение столь коротких S-образных участков нецелесообразно. При Iz/Ü0.5 на динамику системы значительное влияние оказывают нерабо35 чие ветви S-образного участка, примыкающие к защемленному концу. Система становится в этом случае низкочастотной; увеличивается дребезг контактов, Радиусы кривизны участков закругле40 ния петель и связанное с этим изменение расстояния между ветвями контактного устройства, в меньшей степени влияет на частоту собственных колебаний, а следовательно, и на дребезг контактов, С

45 увеличением отношения r/! частоты собственных колебаний снижаются. Так при изменении в диапазоне 0,01<г/I 0,04 частоты изменяются от нескольких процентов по первой форме до 15...20 по старшим фор50 мам. Выбор радиусов закруглений должен определяться в основном требованиями технологического характера, долговечностью и габаритными размерами устройства.

Оптимальная долговечность контактной си55 стемы достигается при отношении радИусов кривизны закругленных участков к длине между заделкой и неподвижными контактами как I:r=1:0,0325. При этом минимум отскоков будет при соотношениях длин ветвей

1: l1. Iz: lз=1:0,33:0,3:0,96. кругленных участков и толщина h относятся как 1;! !:r:h=1:0,07:0.0325:0,013. Габаритные размеры устройства относятся как

I:à=-1:0.13.

Эти конструктивные особенности позволяют при минимуме отскоков уменьшить габаритные размеры устройства по сравнению с прототипом s 6.25 раза, при этом в результате уменьшения расстояния между ветвью прилегающей к закреплению и свободной ветвью не требуется подгибка свободной ветви, что приводит к улучшению условий работы контактной пары, а следовательно, к увеличению долговечности устройства.

Минимум отскоков сохраняется в предлагаемой конструкции при отклонении ука- занных отношений размеров в пределах: длина ветви прилегающей к закреплению, длина участка перекрытия + 2,5 /,, длина свободной ветви+ 2;4%, радиусы кривизны

+0,5, толщина +0,32 Я,, Увеличение допусков, обеспечивающих минимум отскоков, обьясняется большей жесткостью и меньшим разбросом форм и частот собственных колебаний предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом.

По сравнению с выпускаемыми промышленностью герконами типа MKCP45181, в результате увеличения радиуса кривизны в тех же габаритах, долговечность работы увеличивается примерно в два раза при минимуме отскоков, На чертеже показано контактное устройство.

Контактное устройство состоит из опоры 1, подвижного контакта 2, выполненного в виде упругого элемента S-образной формы, закрепленного одним концом, и неподвижных контактов 3.

Контактное устройство работает следующим образом, Переключающее усилие, создаваемое, например, магнитным полем, изгибает.упругий элемент S-образной формы подвижного контакта и перебрасывает свободный конец его с одного неподвижного контакта на другой так, что удар подвижного контакта о неподви>кный происходит без отскоков.

Располо>кение центров кривизны закругленных участков подви>кного контакта

S-образной формы на осях защемленной и свободной ветвей обеспечивает получение минимальных габаритов и минимального расстояния между защемленной и свободной ветвями при конструкции подвижного контакта в виде S-образного упругого элемента.

Выбор.отношенйй длин участков к участку между заделкой и неподвижными контактами обусловлен получением минимума отскоков при ударе подвижного контакта о неподвижный при переключении. Дребезг контактов зависит от частот собственных колебаний S-образного упругого элемента.

Частоты же собственных колебаний в основном зависят от отношению длины участка перекрытия, т.е. расстояния между центрами кривизны закругленных участков ветвей, 10 к длине между заделкой и неподвижными контактами, т.е,lz/I. Значения собственных частот в зависимости от отношения Iz/! приведены в таблице для пяти форм колебаний

S-образного упругого элемента, Из таблицы видно, что при увеличении параметра частоты снижаются особенно резко по старшим формам. При этом изме- няется и сама конфигурация собственных форм. Например, для больших значений lz/!

2р (более 0,6) максимум отклонения даже по первой форме может наблюдаться не на конце свободного участка, а в крайних точках петли, обращенной к заделке. Изменением параметра Iz/I можно в достаточно

25 широких пределах регулировать частотный спектр контактной системы и ее динамическое поведение, а. следовательно, можно свести к минимуму дребезг контактов..

При lz/ I 0,2 значения частот по низшим

1712976

Таким образом предлагаемая конструкция позволяет сократить габариты устройства при минимуме отскоков и оптимальной долговечности.

Составитель В. Дыкин

Редактор Н.Каменская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Заказ 538 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКХТ СССР

Ф 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5, Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Контактное устройство, содержащее неподвижные контакты и подвижный контакт, выполненный в виде упругого элемента Sобразной формы, закрепленного одним концом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения габаритов при минимуме отскоков, центры кривизны закругленных участков подвижного контакта расположены на осях защемленной,и свободной ветвей с отношением длины от места закрепления до неподвижных контактов к длине участка прилегающего к закреплению от закрепления до центра кривизны закругленной части

5 этого участка, к длине участка перекрытия между центрами кривизны закруглений. к длине свободного конца от центра кривизны закругленной части этого участка до неподвижных контактов 1:0.33:0,3:0.96, а

10 расстояние между местом закрепления и неподвижными контактами, расстояние между осями ветви прилегающего к закреплению и свободной, радиусы кривизны закругленных участков и толщина относятся

15 как 1:0,07:0,0325:0,013.