Контактное устройство Советский патент 1992 года по МПК H01H1/44 H01H1/66 

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

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

При переключении подвижный контакт ударяется о поверхность 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-образной пружины, которая имеет две контактные пары с неподвижными контактами, а зазоры между контактными элементами контактных пар неодинаковы: контактирующие поверхности выполняют в сферического 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 уменьшают вибрацию за счет демпфирования магнитным полем, создаваемым катушкой управления. Однако все эти конструкции обладают рядом недостатков, усложняют и удорожают изделие, увеличивают их габариты.

Контактные устройства, выполненные в виде консоли с прямой осью, имеют наименьшие габариты и просты в изготовлении. Однако они обладают сравнительно большой 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 трудности, 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 злемента S-образной формы,закрепленного одним концом и имеющего отношение длины каждой из прямолинейных ветвей его к участку между контактами и заделкой I:li: 2:l3 1:0,38;0;35:0,97. а ширина, толщина и радиусы кривизны к тому же участку относятся как l:b:h:r 1:0,13:0,013:0,016. В такой конструкции отношение ширины упругого элемента к толщине , а радиусь кривизны к толщине ,25. Габаритные размеры контактного устройства относятся как 1:Ь: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 неподвижного 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. ПовыЩение 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 ве-твей 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.

Режим минимума отскоков сохраняется при отклонении указанных отношений в пределах: длина защемленной ветви ± 1.5%; длина средней ветви + 1,2%: длина ветви между контактами t 4,5%; толщина ± 0,07%. радиусов кривизны +0.2%. В такой конструкции отношение радиуса кривизны к толщине составляет ,21:0.,3, соотношение сторон площади, занимаемой контактным устройством в плоскости действия контакта,

5 ,814. Таким образом, габариты контактного устройства в плоскости действия контакта увеличены, по сравнению с выпускаемым промышленностью, при том же расстоянии между заделкой и неподвижными контактами в 0,814:0,,6 раз. При таком большом соотношении радиуса кривизны к толщине как 14.35-образная пружина обладает малой жесткостью и незначительные внешние воздействия (вибрации, 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

0 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 выводов неподвижных контактов, ветвь между контактами значительно подгибают, что приводит к ухудшению работы контактных пар.

С целью уменьшения габаритов при гии0 нимуме отскоков и оптимальной долговечности преблагаемое контактное устройство содержит упругий элемент, который выполнен в виде закрепленной одним концом Sобразной пружины, центры кривизны

5 закругленных участков которой расположены на осях защемленной и свободной ветвей, с отношением длины I от места закрепления до неподвижных контактов к длине h участка, прилегающего к закреплению от закрепления до центра кривизны закругленной части этого участка, к длине 2 участка перекрытия между центрами кривизны закруглений, к длине 1з свободного конца от.центра кривизны, закругленной части и этого участка до неподвижных контактов I:li:l2:l3 1:0,33:0,3:0,96, а расстояние I между местом закрепления и неподвижными контактами, расстояние U между осями ветвей участка прилегающего к закреплению и свободной, радиусы г кривизны закругленных участков и толщина h относятся как i:U:r:h 1:0,07:0.0325:0,013. Габаритные размеры устройства относятся как 1:а-1:0.13.

Эти конструктивные особенности позволяют при минимуме отскоков уменьшить габаритные размеры устройства по сравнению с прототипом в 6,25 раза, при этом в результате уменьшения расстояния между ветвью прилегающей к закреплению и свободнбй 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 указанных отношений размеров в пределах: длина ветви прилегающей к закреплению, длина участка перекрытия + 2,5%, длина свободной ветви Ч- 2,4%, радиусы кривизны +0,5%, толщина +0,32%,. 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 MKGP45181, 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 неподвижный происходит без отскоков.

Расположение центров кривизны закругленных участков подвижного 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.отношений длин участков к участку между заделкой и неподвижнь1ми контактами обусловлен получением минимума отскоков при ударе подвижного контакта о неподвижный при переключении. Дребезг контактов зависит от частот собственных

5 колебаний S-образного упругого элемента. Частоты же собственных колебаний в основном зависят о.т отношению длины участка перекрытия, т.е. расстояния между центрами кривизны закругленных участков ветвей,

0 к длине между заделкой и неподвижными контактами, т.е.12/1. Значения собственных частот в зависимости от отношения 12/1 приведены в таблице для пяти форм колебаний S-образного упругого элемента.

5 Из таблицы видно, что при увеличении параметра частоты снижаются особенно резко по старшим формам. При этом изменяется и сама конфигурация собственных форм. Например, для больших значений 12/1

0 (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 12/1 можно в достаточно

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

При ,2 значения частот по низшим /

0 формам мало отличаются от частот для обычной консоли и, поэтому введение столь коротких S-образных участков нецелесообразно. При ,5 на динамику системы значительное влияние оказывают нерабочие ветви S-образного участка, примыкающие к защемленному концу. Система становится в этом случае низкочастотной, увеличивается дребезг контактов.

Радиусы кривизны участков закругле0 НИИ 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

5 увеличением отношения г/1 частоты собственных колебаний снижаются. Так при изменении в диапазоне 0,01 :Г/1сО,04 частоты изменяются от нескольких процентов по первой форме до 15...20% по старшим формам. Вь|бор радиусов закруглений должен определяться в основном требованиями технологического характера, долговечностью и габаритными размерами устройства. Оптимальная долговечность контактной си5 стемы достигается при отношении рад|/усов кривизны закругленных участков к длине между заделкой и неподвижными контактами как 1:г-1:0,0325. При этом ми.чимум отскоков будет при соотношениях длин ветвей I:li:l2:l3 1:0,33:0,3:0,96.

Таким образом предлагаемая конструкция no3Bonnet сократить габариты устройства при минимуме отскоков и оптимальной долговечности.

Формула изобретения Контактное устройство, содержащее неподвижные контакты и подвижный контакт, выполненный в виде упругого элемента Sобразной формы, закрепленного одним концом, отличающееся 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 этого участка, к длине участка перекрытия между центрами кривизны закруглений, к длине свободного конца от центра кривизны за1 ругленной части этого участка до неподвижных контактов 1:0,33:0,3:0,96, а расстояние между местом закрепления и неподвижными контактами, расстояние между осями ветви прилегающего к закреплению и свободной, радиусы кривизны закругленных участков и толщина относятся как 1:0,07:0,0325:0,013.

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, ра- диусь! кривизны и толщины относятся как 1:0.07:0,0325:0,013. 1 ил.. 1 табл.