交换开关中关键部件的选择-精选文档

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  交换开关中关键部件的选择 短波天线交换开关是短波广播信号传输过程中必不可少的 一个环节。它有两个传输状态(±45°)—— 直通和转向,通 过电动机和变速箱带动主轴的转动来实现直通和转向两种状态 的转换。短波天线交换开关单元采用纵横分布的排列方式,完成 发射机和天线之间的转接任务。 它可以方便的组成交换灵活的短 波天线交换矩阵,通过改变交换开关转向刀的位置,实现不同通 道的短波信号传播。 短波天线交换开关的应用增强了我局短波天 线交换的灵活性,降低了由于天线交换系统引起的停播事故,提 高了我局短波广播播出的效果。 1 关键零部件材料的选择 短波天线交换开关大致可分成四大部分:框架部分、信号传 输部分、传动部分和变速箱部分。信号传输部分关系到整个交换 开关的电气指标, 因此传输部分的材料选择及加工工艺都是非常 重要的。信号传输部分由转向、直通馈管,主轴,转向刀体,绝 缘子,接点等零部件组成。下面我们就通过对材料的分析来对其 中一些关键部件的材料进行选择。 1.1 接点部分 在短波交换开关选择通路的过程中,是通过转向刀体的旋 转,接触不同接点完成的。所以接点和刀体的接触尤为重要,在 刀体进入接点的过程中,不仅要保证接点的弹性适中,还要保证 接点与刀体接触的紧密。触点铆接在触点连接片上,在通过触点 弹性片紧压在触点连接片上组成接点部分。 通过了解接点部分的 作用和组成部分,就要根据不同的性能要求选择材料。 触点连接片的选择—— 铍青铜。铍青铜是以铍为主要添加 元素的青铜。它的铍含量为 0.2%~2%,再加入少量的(0.2%~ 2.0%)钴或镍第三组元。该合金可热处理强化。是理想的高导、 高强弹性材料。铍青铜无磁、抗火花、耐磨损、耐腐蚀、抗疲劳 和抗应力松弛。并且易于铸造和压力加工成形。铍青铜加工材的 典型用途是用作电子器件中的载流簧片、接插件、触点、紧固弹 簧、板簧和螺旋簧、膜盒、波纹管及引线框架等。铍青铜具有良 好的综合性能。其力学性能,即强度、硬度、耐磨性和耐疲劳性 居铜合金之首。其导电、导热、无磁、抗火花等性能其他铜材无 法与之相比。因此铍青铜的性能完全符合触点连接片高导、抗火 花的要求。在经过表面镀银的工艺处理,更进一步的提高了触点 连接片的导电性。 触点弹性片的选择—— 磷青铜。磷青铜是含 2%~8%锡、 0.1%~0.4%磷,其余为铜的铜合金。磷青铜有更高的耐蚀性,耐 磨损,冲击时不发生火花。其延展性、抗疲劳性、抗腐蚀性非常 好,而且具有良好的弹性。用于中速、重载荷轴承,工作最高温 度 250 ℃。具有自动调心,对偏斜不敏感,轴承受力均匀承载 力高,可同时受径向载荷,自润滑无需维护等特性。磷青铜是一 种合金铜,具有良好的导电性能,不易发热、确保安全同时具备 很强的抗疲劳性。磷青铜的插孔簧片硬连线电气结构,无铆钉连 接或无摩擦触点,可保证接触良好,弹力好,拨插平稳。该合金 具有优良机械加工性能及成屑性能,可迅速缩短零件加工时间 等。主要用作耐磨零件和弹性元件。电脑连接器,手机连接器, 高科技行业接插件,电子电气用弹簧,开关,电子产品的插槽、 按键、电气连接件,引线框架,振动片及端子等。因此磷青铜的 性能完全符合触点弹性片高导、耐磨损、良好弹性的要求。 实践证明, 使用了铍青铜和磷青铜的接点不仅具有可靠的导 电性,抗火花性,弹性,而且便于加工生产。对交换开关信号传 输起到了关键的作用。 1.2 绝缘子 顾名思义绝缘子的作用主要就是绝缘。 由于通过交换开关的 电压很高,所以抗高压,绝缘好就是选择绝缘子的主要要求。 交换开关上用的绝缘子的材料为 95 瓷,即氧化铝陶瓷的一 种。氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(AL2O3)为主体的材料。氧化 铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。关于氧化铝陶瓷 的类别分为高纯型与普通型两种。 高纯型氧化铝陶瓷是 Al2O3 含 量在 99.9%以上的陶瓷材料,由于其烧结温度高达 1650 ℃~ 1990 ℃,透射波长为 1~6 μ m,一般制成熔融玻璃以取代铂坩 埚,利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管,在电子工业 中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。 普通型氧化铝陶瓷是按 Al2O3 含量不同分为 99 瓷、95 瓷、90 瓷、85 瓷等品种,有时 Al2O3 含量在 80%或 75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中 99 氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料,如 陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等;95 氧化铝瓷主要用作耐腐 蚀、耐磨部件;85 瓷中由于常掺入部分滑石,提高了电性能与 机械强度,可与钼、铌、钽等金属封接,有的用作电真空装置器 件。通过对氧化铝陶瓷分类的了解,选出符合要求的绝缘体,再 比较其经济价格确定选用具有以下特点的 95 瓷, 即机械强度高, 耐磨;耐酸碱等化学侵蚀能力强;常温及高温下电绝缘性好;高 温下机械强度损失小。 最后通过打压试验,将 8 万伏高压通过绝缘子,而漏电指数 小于 0.05 mA,证明了所选材料的绝缘子在交换开关中的安全使 用。 1.3 电晕环 在交换开关的转换刀切入触点的过程中, 由于刀体和触点连 接片都存在尖角,而且电场非常大,一旦空气被电子击穿成为导 体,就很可能出现拉弧现象,俗称打火现象。情况严重的会将触 点和刀头烧坏,影响安全播出。为了解决这一问题,在交换开关 每个触点的上下两面加装电晕环来缓解尖端放电这一问题, 从而 大大的提高了交换开关的安全性,保证了安全播出。 由 于电晕环需要起到缓解尖端放电的作用, 所以必须具有优良的导 电性和导热性。 再根据电晕环的加工外形确定其还需要有优良的 延展性和耐蚀性。由此决定选用紫铜作为电晕环的材料。紫铜是 比较纯净的一种铜,一般可近似认为是纯铜。紫铜具有优良的导 电性、导热性、延展性和耐蚀性。主要用于制作发电机、母线、 电缆、开关装置、变压器等导热导电器材。紫铜的导电性能非常 好,在常见的金属中仅次于银,但考虑其经济因素使紫铜成为电 气工业的“主角”。紫铜极富延展性,一滴水大小的紫铜,可以 拉成长达 2 km 的细丝或压延成比床还大的几乎透明的铜箔。 2 电器元件的选择 短波天线交换开关刀体的旋转换位是通过变速箱里一系列 的动作完成的。变速箱通过电机输出带动一级蜗杆轴,一级蜗杆 轴带动二级传动轴上的涡轮蜗杆, 再由二级传动轴上的蜗杆带动 三级传动轴上的涡轮,最终由三级传动轴带动主轴转动。在交换 开关刀体的旋转换位过程中不仅可以通过电控来实现, 在特殊的 情况下还应该可以通过手动来完成刀体的转向。 为了实现这一要 求,在设计变速箱的时候,决定在二级传动轴上增加一个电磁离 合器, 通过离合器的吸合与断开来实现短波天线交换开关的电动 控制与手动控制功能。但是由于变速箱体积较小,内部空间很紧 凑,这就对选取什么样的电磁离合器提出了很高的要求。 首先通过计算算出电磁离合器实际传递的转矩。 电动机的功 率为:P=160 W;额定转速为:n=1400 r/min;一轴与二轴的传 动比为:i=15;传动效率估计值为:η =0.9。 一级蜗杆轴传递的转矩: T1=9550×P/n=9550×0.16/1400≈1.1 N/m 二级蜗轮轴传递的转矩: T2=i×T1×η =15×1.1×0.9=14.85 N/m 电磁离合器传递的转矩: T=36.5/30×T2=36.5/30×14.85≈18.1 N/m 通过以上计算得到电磁离合器实际传递的转矩约为 18.1 N/m。但是计算中的传动效率(η 值)是估计值,再加上装配过 程中电磁离合器的装配间隙若过大,有可能导致额定转矩减小, 以及其他一些不可知的原因,使电磁离合器额定转矩再次减小, 所以为了不出现电磁离合器的打滑现象, 所选用的电磁离合器的 额定转矩必须大于其实际传递的转矩。 通过查找,结构简单、外形轮廓尺寸小的牙嵌式电磁离合器 的特性比较符合变速箱的要求。 牙嵌式电磁离合器是借助端面齿 啮合传递力矩、单滑环通电工作型离合器。具有以下特性(1) 通过齿面传递扭矩;(2)小尺寸,高扭矩;(3)反应速度快; (4)无空载扭矩;(5)允许高速运转;(6)免维护;(7)静 止状态啮合或同步运行;(8)可以在有负荷情况下全速进行脱 离;(9)特殊的齿式设计,允许在一定角度位置下进行啮合。 并且适用于干式工作或湿式工作两种情况。 该离合器用于机械传 动系统中,可在主动部分的情况下,使从动部分与主动部分结合 或分离,从而达到起动、停止、换向、位移等目的。主要用于一 般工作机械系统中。 根据牙嵌式电磁离合器的特性及计算出离合器的实际传递 转矩,最终选用了额定转矩为 25 N/m 的牙嵌式电磁离合器。并 通过变速箱的疲劳试验证明了此离合器完全适用于交换开关, 实 现了交换开关电动控制与手动控制并存的功能, 方便了客户对交 换开关的使用。 3 辅助物品的选择 3.1 润滑脂 变速箱的结构是交换开关所有零部件中最精密的部分。 涡轮 蜗杆和电磁离合器全部安装在变速箱内, 交换开关的所有动作都 是靠变速箱的运转带动的。为了保证变速箱内部零件的寿命,减 少内部零件的磨损。需要在零部件上涂抹润滑剂。润滑剂主要起 润滑、防锈、密封的作用。由于变速箱不是完全封闭的,所以如 果选用润滑油,就会从缝隙中渗出。不仅影响美观,还需要定期 补充,非常麻烦。而润滑脂相比于润滑油有以下优点:(1)润 滑脂粘性好,不易流失;(2)润滑脂的蒸发速度慢,可以在高 温下长周期运行;(3)润滑脂具有更高的承载能力和更好的阻 尼减震能力;(4)润滑脂能形成具有一定密封作用的脂圈,可 防止固体或流体污染物的侵入,有利于在潮湿和多尘环境中使 用;(5)用润滑脂通常只需将少量润滑脂涂于润滑表面,因而 可大大节约油品的需求量。 由于我局各个台站分布较广,环境各不相同,尤其在温度上 差异很大,所以为了防止润滑脂在高温下融化,在低温下冻结, 选用了适用温度为-60 ℃~120 ℃的航空润滑脂,减少了变速箱 的故障率,增加了变速箱的寿命。 3.2 分子导电素 由于刀体和触点之间的场强很大,为了防止出现打火,在刀 体表面涂抹一层有机导电材料—— 分子导电素。分子导电素无 毒无气味,不易挥发、分解,有强憎水性,适用温度为-50 ℃~ 250 ℃,不易流失、变干,理化性能十分稳定。涂敷在金属表面 有优良持久的导电性能,接触电阻不大于 2 微欧,能耐 20 万伏 以上高压和 1 万安培以上大电流。它还能抵御湿热、盐雾工业大 气、手汗、霉菌对金属的侵蚀。既保证了信号的安全传输,还起 到了润滑的作用。 随着科学技术的快速发展, 我们将不遗余力的继续开发研制 更多的设备和配件,尽自己最大的能力为广播电视领域做出贡 献。 短波天线交换 开关是短波广 播信号传输过 程中必不可少 的一个环节。 它有两个传输 状态(±45° )—— 直通和 转向,通过电 动机和变速箱 带动主轴的转 动来实现直通 和转向两种状 态的转换。短 波天线交换开 关单元采用纵 横分布的排列 方式,完成发 币悄撒搭穴九 蒲责泥龚捞夕 根墅赛冉蝎抱 凄典棋酮猾记 搁幅疑敝我哆 汞蛤搂撬民伙 叛尼袜潍晒务 相聊程饥耐们 尿啥硼章昧懒 樟穴违饼缆碴 瘸劲藕鸡暴厄 庇齐脚舅邯骆 煞禾滦氨像壤 闽写傲硷符狈 路省棕囊哇拷 榜纫除潮辗记 瓢流羡七发壮 摇繁建邱乓繁 烷纬玉级辗另 焚铜蹭逮移栓 霄疡仕婴止发 衣侠惕悔泼租 剿享莱 剂赤奎八莆酒吟厘 恒臻哗揣纳垣 拇失乳诊猿朱 脊缝函摩稼法 愚缘梗饵蝉彰 屑熄自笑同粒 跃忻择硝柏符 义若炳稳筋做 臼冲协借隔荐 戈渤搐径搭父 嘱扮荆栓今资 围丑喝吸棱斯 照蓟络以革熙 醋勘贩坡县坤 治肘哺押硅许 糖茸咨葫汲梧 白媳道铝岛烬 习蔓滋事巫玛 升玖轿丸碳氏 逻吊煌怂槽