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突跳式温控器用片弹簧优化设计方法的研究

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突跳式温控器用片弹簧优化设计方法的研究

发布日期:2016-06-17 00:00 来源:http://www.safety-ele.com 点击:

      在小家电的使用中,突跳式温控器发生失效会导致电水壶,电饭煲等家电产品控温功能和过热保护 功能产生失效。本文首先对突跳式温控器的结构和应用进行阐述,然后利用FMECA分析法对导致其失效的关键元件进行分析,从而得出突跳式温控器的失效机 理,最后针对突跳式温控器的失效提出改善策略。

      突跳式温控器是实现对温度进行 控制的开关元件,广泛应用于饮水机、电饭锅、微波炉、电烤箱等家用电器,其可靠性直接影响到整个电器的工作性能和产品档次。目前,国内温控器产品的寿命普 遍在十万次左右,与国外二十万次相比具有较大差距。为提升我国家电产品的市场竞争力,亟需提高国产突跳式温控器的可靠性水平。 对于突跳式温控器这种开关元件,接触失效是最常见的失效形式之一,约占总失效数的80%。触头弹跳是开关元件普遍存在的现象,是引起接触失效的主要原因, 它造成触头机械磨损、引燃电弧、加剧触头电气磨损和材料侵蚀,情况严重时,会使触头粘接在一起,将严重降低突跳式温控器的使用寿命和可靠性水平。因此,研 究突跳式温控器的触头弹跳现象,分析其主要影响因素,可为抑制触头弹跳,评判片弹簧优化设计的效果提供依据。

       片弹簧是保证突跳式温控器正常工作的关键元件之一,其机械特性参数对突跳式温控器的操作性能和触头的弹跳性能都有较大影响。目前,在对片弹簧的机械特性进 行求解时,国内外学者多采用基于小变形理论的计算方法,忽略片弹簧属于薄壁元件,在弯曲变形过程中出现几何非线性问题的特点,因此得到的求解结果并不符合 片弹簧的实际情况。本文利用几何非线性有限单元法对片弹簧的机械特性进行计算,在此基础上,对片弹簧进行优化设计,从而改善触头的动态弹跳性能,这对提高 突跳式温控器的可靠性水平具有实际意义。 本文以KSD301型突跳式温控器为研究对象,首先研究其触头弹跳现象,并分析片弹簧的结构尺寸对触头弹跳的影响情况,然后对其片弹簧的机械特性进行计 算,最后以片弹簧的预压力在满足约束范围时取最大值为目标,研究片弹簧结构尺寸的优化设计方法。


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