Пример проектирования геркона с помощью программы GersimII
Значения заданных величин представлены в табл. 4.
Таблица 4
Значения заданных величин
| Сила контактного нажатия, Н | 0,025 | |
| Противодействующая механическая сила, Н | 0,035 | |
| Максимальная ширина КС в области перекрытия, мм | 0,65 | |
| Минимальная ширина КС в области перекрытия, мм | 0,5 | |
| Максимальное перекрытие, мм | 0,35 | |
| Минимальное перекрытие, мм | 0,25 | |
| Раствор контактов, мм | 0,015 | |
| Минимальная резонансная частота, Гц | ||
| Толщина контактного покрытия, мкм | 1,25 | |
| Неплотность прилегания, мкм |
Запускаем программу автоматизированного проектирования GersimII (рис. 6).
Рис. 6. Главное окно программы GersimII
В пункте НАСТРОЙКИ (рис. 6) мы можем изменять значения следующих величин:
- индукцию насыщения материала, используемого для изготовления КС;
- плотность материала;
- модуль Юнга;
- задать погрешность расчета длины первого или второго участка КС (соответственно, для двухпрофильного и трехпрофильного исполнения КС) в процентном отношении от длины баллона;
- изменить начальное значение относительного зазора срабатывания;
- выбрать отношения среднего диаметра обмотки катушки управления к эквивалентному диаметру поперечного сечения КС и длины геркона к длине обмотки управления.
Рис. 7. Настройки
В пункте ПОМОЩЬ доступно три подпункта:
1. СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ – представлены таблицы со значениями величин, используемых в процессе расчета. Диаметры проволок для изготовления КС, параметры стеклотрубок для изготовления баллона, сочетания габаритных и технологических размеров герконов.
2. СПРАВКА – справка о программе и рекомендации по проектированию.
3. О ПРОГРАММЕ.
В правой части главного окна (рис. 6) представлена краткая справка.
Для начала расчета необходимо нажать кнопку ВВОД ДАННЫХ (рис. 6); в результате появится окно для ввода данных (рис. 8). На панели ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ нам необходимо ввести значения величин для проектирования, выбрать форму поперечного сечения выводов (рис. 1) и путь проектирования на максимальную чувствительность или на максимальную силу контактного нажатия (для миниатюрных герконов). Также требуется ввести ширину КС в заданном диапазоне. Точка напротив пункта «Автоматическая корректировка ширины КС» означает, что при расчете толщины и перекрытия КС, в случае выхода последнего за заданные пределы его возможного изменения, в соответствии с п.2 третьего раздела осуществляется автоматическая корректировка ширины КС.
Нажимаем кнопку ВВОД ДАННЫХ (рис. 6) и вводим исходные данные (рис. 8) из табл. 4. Ширину принимаем равной 0,57 мм. Выбираем путь проектирования на максимальную силу контактного нажатия. Корректировку ширины КС оставляем автоматической. Нажимаем кнопку ПРИНЯТЬ для сохранения исходных данных и записи их в программу. При нажатии ОТМЕНА данные не передаются в память программы.
Рис. 8. Ввод данных
На данном этапе программа произвела расчет толщины и перекрытия КС, что отражается на панели «Промежуточные данные» (рис. 9). Также мы видим, что ширина КС осталось неизменной (т.е. автоматическая корректировка не проводилась). Получили значение диаметра проволоки для изготовления КС, которое необходимо округлить до ближайшего значения из табл. 1 (рис. 9).
Ширина КС – 0,57 мм.
Толщина КС – 0,269 мм.
Перекрытие КС – 0,269 мм.
Полученный диаметр проволоки – 0,441 мм.
Округленное значение диаметра проволоки – 0,45 мм.
Принимаем полученные значения.
Рис. 9. Диаметр проволоки для изготовления КС
Затем рассчитывается сила контактного нажатия и открывается окно (рис. 10), предлагающее сравнить рассчитанную и заданную силу контактного нажатия.
Полученная сила контактного нажатия – 0,028 Н.
Заданная сила контактного нажатия – 0,025 Н.
Расхождение нас устраивает, нажимаем кнопку ДА.
Рис. 10. Проверка силы контактного нажатия
В процессе дальнейшего расчета мы получаем длину геркона, и появляется диалоговое окно для ее округления (рис. 11).
Рис. 11. Округление длины геркона
Рассчитанное значение длины геркона – 43,43 мм округлим до 40 мм и получаем следующие значения из табл. 2:
Длина геркона – 40 мм.
Длина баллона – 10 мм.
Длина заварки – 1,4 мм.
Длина второго участка – 0,25 мм.
Диаметр баллона – 1,8 мм.
Нажимаем кнопку ПРИНЯТЬ.
Расчет показывает, что при двухпрофильном исполнении КС не могут быть реализованы все заданные величины – получается вариант 2 (f1Р < f1З; ℓВ < ℓ'В) (см. «Этапы проектирования», п.17). Программа переходит к проектированию геркона с трехпрофильным исполнением КС.
Появляется следующее диалоговое окно (рис. 12), из которого мы видим, что получили девять возможных вариантов трехпрофильного исполнения КС, удовлетворяющих заданным условиям.
Рис. 12. Выбор наиболее подходящих геометрических параметров КС
Выделяя поочередно отмеченные частоты, просматриваем и анализируем все варианты сочетания номинальных размеров КС с учетом влияния технологических допусков на характеристики геркона. Выберем вариант с резонансной частотой 9980 Гц.
Нажимаем кнопку ПРИНЯТЬ.
Так как диалоговых окон больше нет, нажимаем РЕЗУЛЬТАТ (рис. 6), и открывается окно с полученными результатами проектирования (рис. 13).
Рис. 13. Результаты расчетов
Спроектированный геркон по размерам и функциональным характеристикам аналогичен миниатюрным герконам типов МКА-10110 и МКА-10704, производимых ОАО «РЗМКП».
Использование программы GersimII значительно ускорило и облегчило процесс выполнения поставленной задачи.
Литература
1. Шоффа В.Н., Давыдов С.В. / Под ред. А.В. Савельева. САПР язычковых замыкающих герконов и реле на их основе: Учебное пособие. – М.: Моск. энерг. ин-т, 1987.
2. Подгорная Д.Б. Проектирование герконов и реле на их основе: Дипломный проект. – М.: МЭИ, 2007.
3. Грошев С.В. Совершенствование программы проектирования герконового реле: Дипломный проект. – М.: МЭИ, 2006.
4. ГОСТ 17448-79. Контакты магнитоуправляемые герметизированные малой и средней мощности. – М.: Изд-во стандартов,1979. Основные параметры и размеры.
5. Шоффа В.Н. Анализ полей магнитных систем электрических аппаратов. / Под ред. Г.Г. Нестерова. – М.: Изд-во МЭИ. 1994.
6. Буль Б.К., Шоффа В.Н., Умеренков А.С. Электрические аппараты автоматики на герконах: Учебное пособие по курсу «Электромеханические аппараты автоматики». – М.: Моск. энерг. ин-т, 1978.
7. Буль Б.К., Шоффа В.Н. Учебное пособие по курсу «Электромеханические аппараты автоматики». Раздел «Реле на герметизированных магнитоуправляемых контактах». – М.: Моск. энерг. ин-т, 1977.
8. Шоффа В.Н. Определение оптимального соотношения размеров контактных сердечников герконов для обеспечения максимального контактного нажатия. // Электричество, 1977, № 10.
9. Шоффа В.Н. Особенности проектирования и производства миниатюрных и субминиатюрных герконов. Магнитоуправляемые герметизированные контакты (герконы) и изделия на их основе. // Сборник трудов второй Международной научно-практической конференции. 1-3 октября 2008 г. Под ред. д.т.н. С.М. Карабанова: Издательство ООО «Полиграф», 2009.
10. Peek R.L. Magnetization and Pull Characteristics of Mating Magnetic Reed. The Bell System Technical Journal, 1961, v.40, n.2.
11. Шоффа В.Н. Расчет предельных начальных зазоров герконов. Труды МЭИ, вып. 367, 1978.
12. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. – М.: Наука, 1978.
13. Лебедев Б.Д. Автоматизированное проектирование герконов: Выпускная бакалаврская работа. – М.: МЭИ, 2008.