В помощь студентам БНТУ - курсовые, рефераты, лабораторные !


Разработка конструкции аэроконтакта 2

Разработка конструкции аэроконтакта - Курсовой 2

Введение

Различного рода кнопкам и контактам принадлежит заметная роль в современной радиоэлектронной аппаратуре и средствах автоматики при решении широкого круга технических задач в приводных, программных, переключающих, тормозных, фиксирующих, блокировочных и многих других устройствах. На основе контактов построены самые разнообразные конструкции реле, контакторов, пускателей, клапанов, дистанционных. Они являются одним из основных элементов средств автоматики и автоматизации. Сегодня трудно назвать отрасль промышленности, где бы не использовались те или иные кнопки и контакты.

Относительная простота, компактность конструкций, широкие функциональные возможности этих устройств обусловили применение их в системах автоматики и телемеханики, управления, сигнализации, контроля, защиты, информационных и других отраслях техники, науки, производства.

С ростом уровня автоматизации и функциональным усложнением аппаратуры, с повышением плотности компоновки ее увеличивается число применяемых электрических устройств. К этим устройствам и их исполнительным элементам предъявляются все более высокие конструктивно-технологические, экономические и эксплуатационные требования (в частности, простоты и технологичности конструкций, уменьшения габаритных размеров, массы, потребляемой энергии, простоты обслуживания, удобства эксплуатации, сокращения сроков разработки).

Целью данного курсового проекта является разработка конструкции аэроконтакта.

 

1 Назначение и область применения конструкции

В любой конструкции которая должна содержать отдельно изготавливаемые электрические устройства между ними необходимо обеспечить электрическую связь. Эта связь обеспечивается с помощью электрических контактов, которая представляет собой конструктивно оформленное соединение токопроводящих частей.

Данная конструкции аэроконтакта предназначена для включения и регулировки охлаждения различных узлов и блоков. Аэроконтакт представляет собой датчик, который преобразует воздушный поток в электрический сигнал. Поэтому данный контакт может применяться в качестве датчика в различной радиоаппаратуре, в электронных устройствах, использующих преобразование “поток воздуха-электрический сигнал”.

Условия эксплуатации аэроконтакта предполагают его использование на воздухе при температурах (-50÷+50)м/span>С, влажности 80%. Условия эксплуатации также накладывают требования к материалам конструкции, которые должны обеспечить надежную работу устройства в течение всего периода эксплуатации.

2 Технические характеристики конструкции

Аэроконтакт обладает следующими техническими характеристиками:

- габаритные размеры аэроконтакта 72×40×51 мм;

- ток через контакты 40 А;

- напряжение питания 220 В(~);

- усилие 10 кг;

- равномерно распределенное давление 29460 Па;

- допускаемое напряжение [σ]=12 МПа;

- цилиндрическая жесткость D=0,108;

- напряжение среза τ=0.38 Па;

- диаметр контактов 10 мм;

- высота контактов 2 мм;

- раствор 1 мм;

- величины контактных усилий Рmin.констр=6 Н и Рmax=967 Н.

3 Описание и обоснование выбранной конструкции

Аэроконтакт состоит из корпуса 3, на котором шарнирно закреплена заслонка 16, электрического реле (1,2,9,10,11,12), муфты 17 с кулачком 5, жестко связанной с заслонкой, кожуха 4, стоек 7 и других деталей.

Нижний 1 и верхний 2 контакты состоят из контактных пружин и контактов-заклепок.

Охлаждение обеспечивается вытяжным вентилятором, который отсасывает по воздухопроводу нагретый воздух. Заслонка аэроконтакта 16 находится внутри воздухопровода. Если вентилятор включен, заслонка под действием воздуха отклоняется, поворачивает ось 18 и закрепленный на ней кулачек 5, который освобождает верхний контакт 2 и замыкает электрическую цепь накала ламп. При отсутствии напора воздуха (вентилятор неисправен или выключен) ось вместе с кулачком под действием пружины 12 размыкает контакт, в результате узел или блок выключается.

Регулировка зазора между контактами осуществляется поворотом кулачка 5 относительно муфты 17. кулачок фиксируется винтом 22. Наличие гребенки 20 позволяет регулировать упругость пружины 14.

Корпус 3, заслонка 16 изготавливается из сплава АЛ4 ГОСТ 2685-75. Сплав АЛ4 обладает наилучшими показателями среди алюминиевых сплавов. Они отличаются малой плотностью, хорошими литейными свойствами, свариваемостью и повышенной коррозийной стойкостью.

Кожух 4, кулачек 5, изолятор 13, трубка 12 – материал фторопласт-42-ЛД-1 ГОСТ 25428-82. Материал отличается повышенной прочностью и повышенными антифрикционными свойствами.

Фланец 6, стойка 7, планка 11, упор 15, муфта 17 изготавливаются из стали 40Х13. ГОСТ 5632-72. Это коррозийностойкая нержавеющая сталь, обладающая стойкостью против химической и электрохимической коррозии под напряжением.

Пружины 9, 10 и 14 – сталь 65Г ГОСТ 14959-79. Это сталь рессорнопружинная углеродистая и легированная.

Гайка 25, ось 18, гребенка 20 – из стали 45 ГОСТ 1050-74. Это среднеуглеродистая качественная сталь. Используется для средненагруженных деталей. Обладает хорошей обрабатываемостью резанием. Умеренная пластичность.

4 Расчеты подтверждающие работоспособность и надежность конструкции

4.1 Расчет прочности и жесткости конструкции

При расчете нужной толщины стенок в качестве расчетной модели принимается прямоугольная пластина размерами a×b постоянной толщины h с жесткой заделкой пластины по контуру и нагруженной по всей поверхности равномерно распределением давлением P(Па).

Определяем давление Р по формуле:

               (1)

где m – масса, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

               (2)

При соотношении a/b≤3 – для случая защемления пластины по контуру определяются коэффициенты С1 и С2.

               (3)

               (4)

Определяем действующий в сечении пластины максимально распределенный изгибающий момент Мmax, Па∙м2:

       Мmax=C2∙P∙b2        (5)

Мmax=74,6∙10-3∙29460∙(45∙10-3)2=4,46 Па∙м2

Определяем допускаемое напряжение [σ], Па

       [σ]= σт/[n]        (6)

где σт – предел текучести, Па;

[n] – запас прочности.

[σ]= 24∙106/2=12МПа

Из условий прочности минимальная толщина пластины, в мм, при допускаемом напряжении [σ], определяется по формуле:

               (7)

Определяем цилиндрическую жесткость D:

               (8)

где E – модуль упругости, Па;

μ – коэффициент Пуассона.

Определяем максимальный прогиб в центре пластины ωmax в метрах:

               (9)

м

В результате расчета жесткости и прочности корпуса были получены следующие данные:

- минимальная толщина корпуса 0,0015м;

- жесткость 0,108;

- максимальный прогиб 0,011м.

 

4.2 Расчет резьбы на срез

Напряжение среза τ, Па, определяется по формуле:

               (10)

где s – шаг резьбы, мм;

d – диаметр резьбы, мм.

Расчет резьбы на срез показал, что напряжение среза составляет 0,38Па.

4.3 Расчет площади контактов

Исходными данными для расчета контактов являются:

- номинальный продолжительный ток Iн = 40 А;

- напряжение на контактах Uн = 220 В.

В качестве материала для контактов выбираем Медь твердотянутую М1тв имеющую следующие параметры:

- плотность ρ=9,7⋅103 кг/м3;

- температура плавления tпл = 1083 м/span>С;

- удельное сопротивление ρуд = 3⋅10-6 Ом⋅см;

- удельная теплопроводность Cуд = 3,25 Вт/смм/span>С;

- твердость по Бринеллю (HB) = 45..75 Н/м2;

- температурный коэффициент сопротивления ТКС = 3,6 1/м/span>С⋅10-3;

- модуль упругости E = 11,2 Н/м2.

Из-за больших значений тока и напряжения контактов, они работают с образованием дуги при размыкании. При горении дуги происходит износ анода и катода, поэтому по форме контакты выбраны почти плоскими.

Из таблицы 1 выбираем диаметр контакта и высоту контакта.

Таблица 1 – Размеры цилиндрических контактов

Номинальный ток, А

Диаметр контакта, мм

Высота контакта, мм

до 2

2-5

5-10

10-20

20-40

1-2

2-4

3-5

5-8

8-12

0,3-1,0

0,6-1,2

0,8-1,6

1,0-2,0

1,2-2,2

 

Номинальный ток составляет 40 А поэтому диаметр контакта выбран 10 мм, а высота – 2,0 мм.

При активной нагрузке, напряжении до 500 В дуга переменного тока гаснет при первом переходе тока через нуль при малых растворах до 0.5 мм. Исходя из выше сказанного выбираем раствор с запасом 1 мм.

Поверхность охлаждения определяется по формуле

               м2.        (11)

Рассчитываем контактное сопротивление

               ,        (12)

где        с – коэффициент охлаждения (при естественном охлаждении С=0,48);

Δt – допустимое превышение температуры (для неокисляющихся контактов Δt=50..75 м/span>С).

Ом.

Величину контактного усилия определяем по формуле

       ,        (13)

где        b – коэффициент, зависящий от характера деформации, вида и формы зоны контактирования (при плоском контакте b=3);

с – коэффициент шероховатости поверхности (для чисто обработан-ной поверхности с =1);

ρ - удельное сопротивление контакта. Определяется по формуле

                       ,        (14)

где        ρ1 и ρ2 – удельные сопротивления контактов.

(НВ) – твердость по Бринеллю наиболее мягкого контактного материала;

Н.

Определяем Pmin констр

       ,        (15)

где        kзап – коэффициент запаса, учитывающий износостойкость и изменение усилия Р от допусков на контактонесущую систему, а также статическую и динамическую стабильность RК (kзап=1,5..5);

kf – коэффициент частоты тока (при f = 0..2 кГц, kf = 1);

kT – температурный коэффициент, учитывающий уменьшение усилия Р от изменения жесткости контактирующей системы при колебаниях температуры (kT ≈ 1).

Н.

Находим верхнюю границу усилия Р

               ,        (16)

где        σk- определяется из условия σk<|σ|k/k (при I<0,35 А k=1, |σ|k = 20..25(НВ)), т.е. σk <25⋅60 =1500 Н/м2. Возьмем σk = 300;

rk – радиус контакта (rk = 16⋅10-3м).

Н.

Определяем повышение температуры контактной площадки контакта

               ,        (17)

где        Uk – падение напряжения на контакте. Uk=I⋅RK=40⋅1,5⋅10-5=0.6⋅10-3 В.

м/span>С.

Повышение температуры составляет 0,005м/span>С, что является незначительным.

В результате расчета площади контактов были получены следующие данные:

- диаметр контактов 10 мм;

- высота контактов 2 мм;

- раствор 1 мм;

- величины контактных усилий Рmin.констр=6 Н и Рmax=967 Н.

Заключение

В курсовом проекте разработана конструкция аэроконтакта, был произведен расчет жесткости и прочности корпуса, площади контактов и расчет резьбы на срез, выбраны материалы деталей в зависимости от условий эксплуатации.

 

@reg

@support17

Сейчас 43 гостей онлайн

@(c)

Copyright © 2009-2011 Support17.com
Любое использование материалов, опубликованных на support17,
разрешается только в случае указания гиперссылки на Support17.com

@s

Родоначальницей всех приборостроительных специальностей явилась кафедра «Приборы точной механики», которая была открыта в 1961 г. на машиностроительном факультете.
В 1976 г. был организован оптико-механический факультет.