Расчет возвратной пружины

РАСЧЕТ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

1. Выбрать раствор контактов по прототипу

2. Для контакторов по [2, стр. 132] предельный отключаемый ток цепей переменного тока А.

3. начальная восстанавливающая прочность по [Таев «Эл.аппараты упр.», стр. 100, рис. 3-23]. Для контактов из металлокерамики (Ag–CdO) для тока отключения А - начальная восстанавливающаяся прочность В.

4. По кривым в [Таев «Эл.аппараты упр.», стр. 46, рис. 1-21] определить предельно возможную собственную частоту ( кГц.) по величине отключаемого тока.

5. Скорость роста прочности определяем по [Таев «Эл.аппараты упр.», стр. 100, рис. 3-23] по величине тока отключения К_П = В/мкс.

6. Коэффициент амплитуды, для дугогасительных устройств со свободной дугой определяем по [Таев «Эл.аппараты упр.», стр. 114, формула 3-32]

7. Удельная величина эквивалентного сопротивления дуги [2, стр. 170, формула 6-40]

Ом/см.

8. Индуктивность отключаемой цепи определяем по [2, стр. 167, формула 6-32]

Гн.

9. Определяем длину дуги на один разрыв для токов по [2, стр. 170, формула 6-37]

мм,

где t – время гашения дуги, принимают [Таев «Эл.аппараты упр.», стр. 122] меньше одного полупериода тока t=0,008 с, чтобы происходило гарантированное гашение дуги при первом переходе тока через нулевое значение.

10. Число разрывов при апериодическом процессе по [1, стр. 117, формула 3-40]

где k_H – коэффициент, определяемый по [2, стр. 171, формула 6-43]

где k_СХ – коэффициент схемы определяется схемой отключаемой цепи и отключающего аппарата; k_СХ = 1,5.

М₀ – функция отключаемого тока, определяем по [Таев «Эл.аппараты упр.», стр. 117, рис. 3-36а].

– коэффициент, учитывающий влияние контактного материала на скорость восстановления прочности. По [Таев «Эл.аппараты упр.», стр. 116, табл. 3-4] для контактов (Ag-CdO) при частоте источника питания 50 Гц, .

Полученное значение количества контактов является много меньше чем используется в контакторе, т.е. дуга при n=2 будет гаситься.

Проверяем по [1, стр. 117, формула 3-41] условие перехода колебательного процесса восстановления напряжения в апериодический

Гц.

Условие выполняется. Следовательно, в рассматриваемом случае наблюдается апериодический процесс восстановления напряжения и двух разрывов на полюс аппарата является достаточным для гашения дуги в воздухе.

РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

По прототипу контактора принимаются:

Раствор контактов х_Р,

Провал контактов х_П.

Тогда суммарный ход якоря δ=х_å = х_Р+х_П = 4+4=8 мм.

Из предыдущих расчетов имеем F_K_Н=0,8 Н, F_K_К=1,4 Н.

1. Определяем силу давления на упор

Н,

где f _У – удельное давление на 1 А, для контактора ПМЕ f _У= 0,15 Н/А.

Рассчитываем усилия контактов с учетом вида и числа контактов

Н,

где n – число контактов главной цепи, для выбранного прототипа n=3,

N – поправка на вид контактов. Контактное нажатие необходимо учитывать на каждый контакт, т.к. используем мостиковый контакт N=2.

Расчет пружин

Вид пружины зависит от кинематической схемы и конструкции механизмов аппарата. То же в значительной степени относится и к выбору материала. Однако при этом могут быть различные варианты. Если надо получить относительно большом прогибе при небольшой силе [2, стр. 472], применяют материалы с меньшим значением модуля упругости, бронзу фосфористую Е=(90—113)∙10³ Н/мм², Е=(9—11,3)∙10³ кгс/мм².

Витые из проволоки и прутка цилиндрические пружины применяются при необходимости иметь значительные прогибы. Такие пружины в зависимости от их размеров могут развивать усилия, измеряемые от долей до сотен ньютонов. Данные пружины имеют широкое применение в различных видах аппаратов.

Согласно выбранному прототипу принимаем витые цилиндрические пружины, работающие на сжатие, с прижатыми витками (рис. 7).

Рисунок 9 – Витая цилиндрическая пружина, работающая на сжатие с прижатыми (пассивными) витками

Расчет пружины производится на основании теории деформации винтовой пружины, навитой из проволоки или прутка круглого сечения и воспринимающей осевую сжимающую нагрузку.

Исходными величинами при расчете являются: сила контактного нажатия и необходимый прогиб.

Расчет возвратной пружины

Принимаем материал для пружины – сталь качественная рессорно-пружинная, ГОСТ 2052-53, круглая, горячей навивки, марка 65Г.

Основные свойства материала [2, стр. 474, табл. 22-5]:

Прочность при растяжении Н/мм²;

Допустимый предел выносливости при изгибе Н/мм²;

Допустимый предел выносливости при кручении Н/мм²;

Модуль упругости Е=200000 Н/мм²;

Модуль сдвига G=80000 Н/мм².

Рассчитываем начальную силу возвратной пружины в отпущенном состоянии

Н.

Тогда конечная сила возвратной пружины

Н.

Принимаем F^/_ВК = 2,2 Н.

С учетом того, что в конструкции прототипа применяется две возвратные пружины, расчет ведем на одну пружину. Для этого начальную и конечные силы пружины уменьшаем в два раза

Н, Н.

Рассчитываем предварительное значение жесткости пружины j, т.е. силу, которую развивает пружина на 1 мм прогиба. Согласно [2, стр. 479, формула 22-29] жесткость пружины равна

Н/мм.

Определяем максимальную силу пружины при полном сжатии

Н,

где a – относительный инерционный зазор, для пружин a=(0,05 0,20). Принимаем a = 0,2.

Максимальная деформация возвратной пружины

мм.

Определяем средний диаметр возвратной пружины по условию продольной устойчивости

мм.

Предварительно принимаем Д=5 мм – по прототипу.

Диаметр проволоки определяем по формуле [2, стр. 479, формула 22-24]

мм,

принимаем из стандартного ряда значений d =0,4 мм.

Определяем индекс пружины [2, стр. 478]. Индекс пружины, с – параметр, характеризующий кривизну витка, определяющую концентрацию напряжений в материале пружины.

Рассчитываем число витков согласно [2, стр. 479, формула 22-25]

»47,

Производим контрольный расчет. Определяем величину напряжения кручения при действии силы, принятых размерах и числе витков по [2, стр. 478, формула 22-21] и сравниваем с допустимым

Н/мм²,