Динамическая модель микропереключателей с упругими стержневыми элементами

Люминарский Игорь Евгеньевич, доктор технических наук, профессор, кафедра теории механизмов и машин, Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана (105005, Россия, г. Москва, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1), lie260@mail.ru
Люминарская Екатерина Станиславовна, кандидат технических наук, доцент, кафедра электротехники и промышленной электроники, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, (105005, Россия, г. Москва, 2-я Бауманская ул., 5, стр.1), lyuminarskaja.caterina@yandex.ru

621.3.06 + 621.01

DOI

10.21685/2307-4205-2016-4-5

Актуальность и цели. Микропереключатели с упругими стержневыми элементами широко используются в авиационной, космической, автомобильной и другой технике. Отказы в слаботочных контактах микропереключателей стержневого типа в основном появляются из-за поломки упругого элемента или распорной пружины, залипания подвижного контакта, дребезга контактов при коммутации, внезапного изменения силы прижатия контактов, загрязнения контактных поверхностей.
В связи с этим появляется необходимость выявления предвестников отказов и сбоев на этапе проектирования и выбора основных параметров микропереключателей с учетом возможных загрязнений. Перспективным направлением в решении поставленной задачи является математическое моделирование, позволяющее исследовать работу микропереключателей при переключении и дребезге контактов в реальных условиях эксплуатации.
Материалы и методы. Предложенная методика основана на применении метода Бубнова– Галеркина и использовании собственных форм упругого элемента с подвижным контактом в качестве базисных функций.
Результаты. Разработанная динамическая модель микропереключателей позволила установить зависимость времени переключения от скорости движения толкателя и появление при дребезге контактов трех-четырех размыканий со временем отрыва подвижного контакта 10–140 мкс. Адекватность математической модели подтверждается экспериментальными данными.
Выводы. Разработка динамических и математических моделей переключателей дает возможность учитывать основные процессы, протекающие в них при коммутации, и использовать их для выявления причин сбоев на этапе проектирования.

Ключевые слова

микропереключатель, дребезг, быстродействие, стержневой упругий элемент, собственные формы

 Скачать статью в формате PDF

1. Контактные системы / В. В. Осташавичюс, Б. В. Рудгальвис, В. Л. Рагульскине, Б. П. Бакшис. – Л. : Машиностроение, 1987. – 279 с.
2. Уланов, А. В. Математические модели динамики, алгоритмы и информационно-измерительные средства виброакустической диагностики и неразрушающего контроля контактных устройств авиационных приборов : дис. … канд. физ.-мат. наук : 05.11.16 и 05.11.13 / Уланов А. В. – Ижевск : РГБ, 2006. – 178 с.
3. Вибрация в технике : справ. : в 6 т. – М. : Машиностроение, 1981. – Т. 6. Защита от вибрации и ударов / под ред. К. В. Фролова. – 456 с.
4. Вибрация в технике : справ. : в 6 т. – М. : Машиностроение, 1978. – Т. 1. Колебания линейных систем / под ред. В. В. Болотина. – 352 с.
5. Люминарский, И. Е. Расчет упругих систем с односторонними связями : моногр. / И. Е. Люминарский. – М. : МГИУ, 2006. – С. 38–99.
6. Коллац, Л. Задачи на собственные значения / Л. Коллац. – М. : Наука : Гл. ред. Физ.-мат. лит., 1968. –504 с.
7. Люминарская, Е. С. Математическая модель слаботочных электрических контактов при сбое / Е. С. Люминарская, В. Н. Дианов // Динамика сложных систем – ХХI век. – 2014. –Т. 8, № 1.– C. 73–78.
8. Интегродифференциальная кодоимпульсная модуляция в задачах повышения надежности в аппаратуре / В. Н. Дианов, Т. А. Гевондян, И. М. Белоусов, Е. С. Люминарская // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2012. – Т. 2. – С. 136–137.
9. Дианов, В. Н. Диагностика интегродифференциальных сбоев в активных элементах интегральной схемотехники / В. Н. Дианов // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2014. – Т. 2. – С. 37–40.