按鈕型主令電器可靠性試驗儀的製作方法

2023-11-10 12:01:42 1

專利名稱：按鈕型主令電器可靠性試驗儀的製作方法
技術領域：
本發明屬於低壓電器可靠性試驗領域，具體涉及一種對按鈕型主令電器進行可靠性試驗的儀器。

背景技術：
隨著我國載人航天技術的不斷進步以及國防高、精、尖武器裝備技術的發展，可靠性技術的研究已經進入了一個蓬勃發展的階段，從研究對象看，高可靠性、小子樣和大型複雜機械系統等方面的研究已經成為研究重心。按鈕型主令電器作為各種控制裝備中應用最廣、使用最普遍的控制元件，是連接、轉換、切斷元件、電路、設備相互間的信號和電力傳送的重要元器件，對於按鈕型主令電器這一高可靠性要求器件的可靠性研究在國內尚屬薄弱環節，其研究廣度和深度均與世界先進水平具有一定的差距。
目前對低壓電器可靠性試驗主要集中於接觸器式繼電器可靠性試驗分析、過載繼電器的可靠性試驗裝置、電磁式開關電壽命試驗的方法，這三種情況分別對低壓電器中的三類產品進行了研究，且多為可靠性試驗方法的探究，對試驗裝置涉及不多，尤其是對按鈕型主令電器可靠性試驗方面沒有涉及。按鈕型主令電器作為各種控制裝備中應用最廣、使用最普遍的控制元件，對整個設備可靠性具有重要的影響，對其進行各種可靠性試驗和測試將具有重要的經濟效益和社會效益。
按鈕型主令電器通斷能力試驗分為交流通斷能力試驗和直流通斷能力試驗。
交流通斷能力試驗是考核或研究用於交流電路中的按鈕型主令電器的接通和分斷能的。這是一項模擬性的試驗，主要模擬交流電路中發生各種過載或短路故障時，電路中安裝的按鈕型主令電器應能及時可靠地接通和分斷此故障電流。按鈕型主令電器除必須可靠通斷所有故障電流外，還要能頻繁地通斷正常的工作電流，即非故障電流。
直流通斷能力試驗是考核或研究用於直流電路中的按鈕型主令電器的接通和分斷能力的。它是模擬直流電路中發生各種過載或短路故障時，電路中安裝的按鈕型主令電器應能及時可靠地通斷此故障電流的一種試驗。直流通斷能力試驗除電源和部分試驗設備與交流通斷能力試驗有所不同外，其它都很接近。
電壽命是指在所規定的正常工作條件下主令電器不需修理或更換零件而能承受的有負載操作次數。所以按鈕型主令電器的電壽命試驗是模擬它在實際運行中通斷正常工作電流的一種試驗。
電壽命試驗的目的主要是考核電器觸頭和觸頭系統的電器耐磨性。它與通斷能力試驗的不同點是通斷能力試驗所通斷的電流是屬於故障性質的電流且試驗次數少，而電壽命試驗所通斷的電流是正常工作的電流，且試驗次數要多得多。


發明內容
本發明的目的在於提供一種結構簡單、操作簡單方便的按鈕型主令電器可靠性試驗儀。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是按鈕型主令電器可靠性試驗儀，它包括底座、支撐架、動力機構、傳動機構、凸輪、柔性觸壓機構、雙緩衝按壓機構； 傳動機構包括聯軸器、傳動軸，傳動軸的左端部通過第一滾動軸承與第一軸承座相連，傳動軸的右端部通過第二滾動軸承與第二軸承座相連，第一軸承座、第二軸承座分別固定在支撐架上，支撐架固定在底座上；傳動軸的左端由聯軸器與動力機構的輸出軸相連； 凸輪固定在傳動軸的中部； 柔性觸壓機構包括第三滾動軸承、底槽座、第一固定軸、第四滾動軸承、第二固定軸，底槽座上設有U形槽，第三滾動軸承、第四滾動軸承位於底槽座上的U形槽內，第三滾動軸承由第一固定軸與底槽座固定連接，第四滾動軸承由第二固定軸與底槽座固定連接；第三滾動軸承、第四滾動軸承位於凸輪的下方並與凸輪相接觸；底槽座的底部與雙緩衝按壓機構的壓力杆的上端相連； 雙緩衝按壓機構包括第一彈簧、導向套、壓力杆、壓力頭套、緊固頭、直線軸承、第二彈簧、動壓力頭，壓力杆的上部穿過直線軸承，直線軸承設置在導向套內，導向套固定在支撐架的橫杆上；第一彈簧套在壓力杆的上端部，第一彈簧的上端與底槽座的底面相接觸，第一彈簧的下端與導向套的上端面相接觸；壓力杆的下端部與壓力頭套的上端部通過螺紋連接；動壓力頭呈階梯結構，動壓力頭的上部直徑大於下部直徑；壓力頭套的下部內設有彈簧腔，第二彈簧、動壓力頭的上部位於彈簧腔內，第二彈簧的下端與動壓力頭的上端相接觸；動壓力頭的下端部穿過緊固頭上的孔位於緊固頭外，緊固頭與壓力頭套螺紋連接。
本發明的有益效果是 1、按鈕型主令電器可靠性試驗儀採用上述結構，具有結構簡單、適應各類按鈕型低壓電器可靠性試驗，應用範圍大、測試簡單方便(操作簡單方便)，數據可靠的特點。
2、柔性觸壓機構採用雙軸承組(第三滾動軸承和第四滾動軸承)，實現了凸輪和壓力杆的柔性觸壓，減少了凸輪的摩擦損耗，降低了儀器的工作噪聲。
3、雙緩衝按壓機構的設計減少了壓力杆對實驗樣品的剛性破壞，減小了試驗震動對實驗數據的影響，提高了儀器測試的準確性。
4、凸輪曲線設計對按鈕型主令電器按壓行程進行模擬，提高了數據的準確性，通過壓力杆螺紋微調(壓力杆的下端部與壓力頭套的上端部通過螺紋連接)，可以改變行程實現對各類按鈕行程的模擬。



圖1為本發明一個實施例的結構示意圖； 圖2為圖1中上部的局部放大圖； 圖3為圖1的左視圖； 圖4為圖1中柔性觸壓雙緩衝凸輪壓杆機構的放大圖； 圖5為圖1中凸輪的右視圖； 圖6為圖1中柔性觸壓機構的放大圖； 圖7為圖6的俯視圖； 圖8為圖6左視圖。
圖中1-電機，2-聯軸器，3-第一滾動軸承，4-傳動軸，5-凸輪，6-第三滾動軸承，7-底槽座，8-第一固定軸，9-第二軸承座，10-支撐架，11-第一彈簧，12-導向套，13-壓力杆，14-壓力頭套，15-緊固頭，16-按鈕型主令電器，17-底座，18-直線軸承，19-緊固螺母，20-第二彈簧，21-動壓力頭，22-橡膠墊，23-第四滾動軸承，24-第二固定軸。

具體實施例方式 下面以具體實施例結合附圖對本發明做進一步說明，參見圖1至圖8。
如圖1、圖2、圖3所示，按鈕型主令電器可靠性試驗儀，它包括底座17、支撐架10、動力機構、傳動機構、凸輪5、柔性觸壓機構、雙緩衝按壓機構； 傳動機構包括聯軸器2、傳動軸4，傳動軸4的左端部通過第一滾動軸承3與第一軸承座相連(第一軸承座的左端用軸向擋圈進行夾緊固定)，傳動軸4的右端部通過第二滾動軸承與第二軸承座9相連(第二軸承座的右端用軸向擋圈進行夾緊固定)，第一軸承座、第二軸承座9分別固定在支撐架10上，支撐架10固定在底座17上；傳動軸4的左端由聯軸器2與動力機構的輸出軸相連； 如圖4、圖5所示，凸輪5固定在傳動軸4的中部(通過一平鍵固定，凸輪左側由軸向擋圈進行固定，右側靠傳動軸的軸肩固定)； 如圖6、圖7、圖8所示，柔性觸壓機構包括第三滾動軸承6、底槽座7、第一固定軸8、第四滾動軸承23、第二固定軸24，底槽座7上設有U形槽，第三滾動軸承6、第四滾動軸承23位於底槽座7上的U形槽內，第三滾動軸承6由第一固定軸8與底槽座7固定連接(第一固定軸上旋上螺母固定，進行夾緊固定)，第四滾動軸承23由第二固定軸24與底槽座7固定連接(第二固定軸上旋上螺母固定，進行夾緊固定)；第三滾動軸承6、第四滾動軸承23位於凸輪5的下方並與凸輪5相接觸；底槽座7的底部與雙緩衝按壓機構的壓力杆13的上端相連(可採用焊接固定，也可採用由銷鉸接)； 如圖4所示，雙緩衝按壓機構包括第一彈簧11、導向套12、壓力杆13、壓力頭套14、緊固頭15、直線軸承18、第二彈簧20、動壓力頭21、橡膠墊22，壓力杆13的上部穿過直線軸承18，直線軸承18設置在導向套12內，導向套12固定(焊接)在支撐架10的橫杆上；第一彈簧11套在壓力杆13的上端部，第一彈簧11的上端與底槽座7的底面相接觸，第一彈簧11的下端與導向套12的上端面相接觸；壓力杆13的下端部與壓力頭套14的上端部通過螺紋連接(由緊固螺母19緊固)；動壓力頭21呈階梯結構，動壓力頭21的上部直徑大於下部直徑；壓力頭套14的下部內設有彈簧腔，第二彈簧20、動壓力頭21的上部位於彈簧腔內，第二彈簧20的下端與動壓力頭21的上端相接觸；動壓力頭21的下端部穿過緊固頭15上的孔位於緊固頭15外，緊固頭15與壓力頭套14螺紋連接。
動力機構為電機(三相異步電動機)1，電機1固定在底座17上。
動力機構還可採用由電機(三相異步電動機)1和減速機組成，電機1固定在底座17上，電機的輸出軸與減速機的輸入相連，減速機的輸出軸為動力機構的輸出軸。
動壓力頭21的下端螺紋連接有橡膠墊22。
如圖4所示，柔性觸壓雙緩衝凸輪壓杆機構由凸輪5、柔性觸壓機構和雙緩衝按壓機構組成。
凸輪的曲線分為四個部分，一個遠程弧線A，一個近程弧線C，遠程弧線到近程弧線的過段弧線B，還有一個近程弧線到遠程弧線的過度弧線D。遠程弧線A與近程弧線C的半徑差就是按鈕型主令電器的按鈕的行程，根據螺紋調節可以對行程微調，從而滿足不同類的按鈕的按壓行程需求。
當按鈕型主令電器可靠性試驗儀開始工作時，動力機構(三相異步電動機)的輸出軸通過聯軸器帶動傳動軸轉動，凸輪在傳動軸的帶動下開始轉動。當凸輪由近程點轉向遠程點時，凸輪壓迫柔性觸壓機構的軸承組帶動軸承沿相同方向轉動，從而實現凸輪與柔性觸壓機構的柔性觸壓並帶動壓力杆向下運動，在底槽座的壓迫下，第一彈簧壓縮，壓力杆在導向套和直線軸承的導向下向下帶動動壓力頭21對按鈕型主令電器(試驗樣品)16進行按壓；同時直線軸承對壓力杆進行潤滑並對柔性觸壓機構的潤滑油進行阻隔，防止潤滑油下滑汙染試驗樣品。當壓力杆按壓至按鈕開關行程最低位時，壓力頭套14內的第二彈簧被壓縮，減小壓力杆對試驗樣品的剛性按壓並將壓力杆多餘行程轉化為彈簧壓縮距離，兩級彈簧在按壓過程中從而對整個壓杆起到了雙重緩衝作用。此外，動壓力頭上的橡膠墊子對壓力杆對試驗樣品的剛性衝擊也起到了緩衝作用；當凸輪由遠程點轉向近程點時，在彈簧復位力的作用下，柔性觸壓機構和動力頭復位，試驗樣品開關復位。在凸輪按壓力和彈簧復位力的作用下從而實現壓力杆在豎直方向的直線往復運動，對按鈕型主令電器的按鈕按下和鬆開(開關復位)，可進行通斷能力試驗和電壽命試驗。
當對不同類型的按鈕型主令電器進行試驗時，由於凸輪曲線模擬按鈕型主令電器按壓行程設計，只需對壓力杆螺紋連接處進行高度微調即可滿足不同類按鈕型主令電器按壓行程的需要。同時，只需改變電機轉速即可實現對不同類按鈕型主令電器按壓力的模擬。
試驗測試 根據試驗流程，對LA42型按鈕型主令電器進行了可靠性壽命實驗，實驗結果如下 根據GB14048.1-2006和GB15092.1-2003中對開關電器的壽命可靠性試驗指標可知樣品失效判據為 通過試驗測得試驗樣品在某個應力水平正常工作時，單個周期內的接通時間和斷開時間分別為T1和T2。檢測到的接通時間用T3表示，檢測到的斷開時間用T4表示。分析熔焊、斷開、接觸不良三種失效形式的時間判據並做出規定。
規定當T3＞(2～3)T1時，判斷為試驗樣品觸點熔焊。 當T4＞(2～3)T2時，判斷為試驗樣品觸點斷開。 當T3＜(0.5～0.8)T1且T4＜(0.5～0.8)T2時，判斷為試驗樣品接觸不良。
第一步實驗測得的試驗樣品接通、斷開時間如下表1所示， 表1準確的通斷時間表(ms) 第二步實驗測得有延時影響的試驗樣品的接通、斷開時間。如下表2所示， 表2有延時的通斷時間表(ms) 第三步比較前兩步測得的時間，通過上位機軟體補償調節接通、斷開時間為試驗樣品的首次失效時間(MTTF)。如下表3所示， 表3試驗數據統計表 數據簡單處理如下表4， 表4試驗數據簡單處理表 在試驗過程中，表一到表三為實驗樣品的通斷時間值和壽命次數值，表四為實驗數據分析值。通過試驗數據分析可知，實驗樣品的平均值為33992次，基本符合符合實際統計均值35000次，試驗樣品失效形式出現了斷開和熔焊兩種情況，與實際失效形式相符。綜上所述，該試驗結果準確，實驗數據具有一定的研究價值。
權利要求
1.按鈕型主令電器可靠性試驗儀，它包括底座(17)、支撐架(10)、動力機構、傳動機構、凸輪(5)、柔性觸壓機構、雙緩衝按壓機構；
傳動機構包括聯軸器(2)、傳動軸(4)，傳動軸(4)的左端部通過第一滾動軸承(3)與第一軸承座相連，傳動軸(4)的右端部通過第二滾動軸承與第二軸承座(9)相連，第一軸承座、第二軸承座(9)分別固定在支撐架(10)上，支撐架(10)固定在底座(17)上；傳動軸(4)的左端由聯軸器(2)與動力機構的輸出軸相連；
凸輪(5)固定在傳動軸(4)的中部；
柔性觸壓機構包括第三滾動軸承(6)、底槽座(7)、第一固定軸(8)、第四滾動軸承(23)、第二固定軸(24)，底槽座(7)上設有U形槽，第三滾動軸承(6)、第四滾動軸承(23)位於底槽座(7)上的U形槽內，第三滾動軸承(6)由第一固定軸(8)與底槽座(7)固定連接，第四滾動軸承(23)由第二固定軸(24)與底槽座(7)固定連接；第三滾動軸承(6)、第四滾動軸承(23)位於凸輪(5)的下方並與凸輪(5)相接觸；底槽座(7)的底部與雙緩衝按壓機構的壓力杆(13)的上端相連；
雙緩衝按壓機構包括第一彈簧(11)、導向套(12)、壓力杆(13)、壓力頭套(14)、緊固頭(15)、直線軸承(18)、第二彈簧(20)、動壓力頭(21)，壓力杆(13)的上部穿過直線軸承(18)，直線軸承(18)設置在導向套(12)內，導向套(12)固定在支撐架(10)的橫杆上；第一彈簧(11)套在壓力杆(13)的上端部，第一彈簧(11)的上端與底槽座(7)的底面相接觸，第一彈簧(11)的下端與導向套(12)的上端面相接觸；壓力杆(13)的下端部與壓力頭套(14)的上端部通過螺紋連接；動壓力頭(21)呈階梯結構，動壓力頭(21)的上部直徑大於下部直徑；壓力頭套(14)的下部內設有彈簧腔，第二彈簧(20)、動壓力頭(21)的上部位於彈簧腔內，第二彈簧(20)的下端與動壓力頭(21)的上端相接觸；動壓力頭(21)的下端部穿過緊固頭(15)上的孔位於緊固頭(15)外，緊固頭(15)與壓力頭套(14)螺紋連接。
2.根據權利要求1所述的按鈕型主令電器可靠性試驗儀，其特徵是動力機構由三相異步電動機和減速機組成，三相異步電動機固定在底座上，三相異步電動機的輸出軸與減速機的輸入相連，減速機的輸出軸為動力機構的輸出軸。
3.根據權利要求1所述的按鈕型主令電器可靠性試驗儀，其特徵是動壓力頭(21)的下端螺紋連接有橡膠墊(22)。
全文摘要
本發明屬於低壓電器可靠性試驗領域，具體涉及一種對按鈕型主令電器進行可靠性試驗的儀器。按鈕型主令電器可靠性試驗儀，它包括底座、支撐架、動力機構、傳動機構、凸輪、柔性觸壓機構、雙緩衝按壓機構；傳動機構包括聯軸器、傳動軸；凸輪固定在傳動軸的中部；柔性觸壓機構包括第三滾動軸承、底槽座、第一固定軸、第四滾動軸承、第二固定軸；雙緩衝按壓機構包括第一彈簧、導向套、壓力杆、壓力頭套、緊固頭、直線軸承、第二彈簧、動壓力頭，第一彈簧套在壓力杆的上端部；壓力杆的下端部與壓力頭套的上端部通過螺紋連接；壓力頭套的下部內設有彈簧腔；動壓力頭的下端部穿過緊固頭上的孔位於緊固頭外，緊固頭與壓力頭套螺紋連接。本發明具有結構簡單、操作簡單方便的特點。
文檔編號G01R31/02GK101526576SQ200910061649
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月20日 優先權日2009年4月20日
發明者江進國, 峰 周, 李星軍, 進 李, 吳曉光, 文國軍 申請人:中國地質大學(武漢)