МЕТОД ПОБУДОВИ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ЗНОСОСТІЙКОСТІ ПОТЕНЦІОМЕТРИЧНИХ ДАТЧИКІВ
DOI:
https://doi.org/10.24025/2306-4412.3.2020.199294Ключові слова:
ковзний контакт, дротяний потенціометр, трибологічні процеси, місткова ерозія, надійність роботи.Анотація
У статті розглядається метод побудови математичної моделі зносостійкості потенціометричних датчиків. Фізичні процеси, які відбуваються при роботі потенціометричних датчиків, мають дві основні складові – механічний рух контактуючих поверхонь ковзання одна відносно іншої та проходження струму через ці поверхні. Виходячи з цього, математична мо-дель може бути представлена як сума моделей, які враховують ці властивості. В основу механічної складової моделі покладено вплив трибологічних процесів пружного контактування, пластичної деформації та мікрорізання. Вплив цих процесів подано через зміну об’єму зношеного матеріалу залежно від величини контактного тиску, виду деформаційних процесів у ма-теріалі контактів, пов’язаних з рухом, швидкістю переміщення струмознімача, коефіцієнта тертя та інших механічних факторів. Об’єм механічно зношеного матеріалу при пружному контактуванні буде пропорційним енергії тертя, а при мікрорізанні матеріалу – енергії сил зрізу. Таким чином, для оцінювання механічного зносу використано енергетичну модель, запро-поновану Герцем. При проходженні струму через контактуючі поверхні виникають процеси нагрівання, розплавлення і перенесення металу з одного контакту на інший, що зумовлює прискорення процесу зносу контактуючих поверхонь. Комутація контактами малопотужних ланцюгів з активним навантаженням супроводжується ерозійними явищами, що викликаються утворенням розплавлених містків у зоні контактування в певні моменти руху контактів. Елект-рична ерозія контактів залежить від великої кількості різних електричних і термічних явищ, які відбуваються на поверхні контактів і в контактному проміжку, що визначають не тільки характер перенесення, але й його величину і напрямок. Незважаючи на складність залежності ерозії від параметрів електричного кола, матеріалу контактів і властивостей середовища, визначальний вплив на величину і знак ерозійного перенесення має величина комутуючого струму. Контакти, які комутують струми в потенціометричних датчиках, є малопотужними. В цьому випадку ерозія контактів відбувається в результаті утворення містків та імпульсних низьковольтних розрядів. Основним фактором впливу на об’єм зносу малопотужних ковзних контактів потенціометричних датчиків під струмом при постійній кількості циклів напрацювання є місткова ерозія. Об’єм зношеного матеріалу при містковій ерозії представлений через величину струму та коефіцієнти, які залежить від матеріалу контактів і показника ступеня впливу струму. Математична модель, отримана шляхом додавання об’ємних моделей механічного та струмового зносу та спрощена шляхом об’єднання подібних параметрів, може бути використана для прогнозування зносостійкості при проектуванні й експлуатації потенціометричних датчиків, дротяних потенціометрів та інших приладів, які мають схожу структуру та працюють під струмом.
Посилання
B. V. Shandrov, and A. D. Chudakov, Technical means of automation: textbook. Moscow, Russia: Izd. tsentr "Akademiya", 2007. [in Russian].
S. A. Shahvorostov, Technical means of automation: tutorial. Moscow, Russia: MADI, 2011. [in Russian].
Yu. I. Pyndus, R. R. Zaverukha, Electronic and microprocessor equipment of cars: tutorial. Ternopil, Ukraine: TNTU, 2016 [in Ukrainian].
A. S. Ishkov, A. V. Svetlov, G. A. Solodimova, and S. I. Torgashin, "Monitoring the technical condition of resistive potentiometers using scanning electron microscopy", Izmerenie. Monitoring. Upravlenie. Kontrol, no.4 (22), pp. 77-83, 2017. [in Russian].
A. M. Mrachkovskyi, "Investigation of electric erosion of surfaces of various contact pairs of low-flying switching devices", Naukovyi visnyk Natsionalnoho universyte-tu bioresursiv i pryrodokorystuvannia Ukrainy. Seriia: Tekhnika ta enerhetyka APK, iss. 242, pp. 155-158, 2016. [in Ukrainian].
R. Holm, Electric contacts: theory and application / by Ragnar Holm with Else Holm; preface by J.B.P. Williamson, 4th ed. Berlin/London: Springer, 2011.
M. A. Razumihin, Erosion resistance of low-power contacts. Moscow, Russia: Energiya, 1964. [in Russian].
I. I. Kudish, and M. J. Covitch, Modeling and analytical methods in tribology, CRC Press, 2010.
S. Montgomery, D. Kennedy, and N. O'Dowd, "Analysis of wear models for advanced coated materials. Matrib", International Conference on Materials, Tribology, Recycling. Lipanj, Croatia, June 24-26, 2009.
I. I. Vorovich, and V. M. Aleksandrov, Mechanics of contact interactions. Moscow, Russia: Fizmatlit, 2001. [in Russian].
I. V. Kragelskiy, M. N. Dobyichin, and V. S. Kombalov, Fundamentals of friction and wear calculations. Moscow, Russia: Mashinostroenie, 1977. [in Russian].
I. V. Kragelskiy, and N. M. Mihin, Friction units of machines: handbook. Moscow, Russia: Mashinostroenie, 1984. [in Russian].
V. G. Nedorezov, and A. I. Tsyigankov, "The influence of wear products of the contact pair of the potentiometer on the reliability of its operation", Nadezhnost i kachestvo: Proc. of Int. Symposium. Penza, Russia: PGU, 2015, vol. 2, pp. 153-154. [in Russian].
N. K. Myishkin, and V. V. Konchits, Electrical contacts. Dolgoprudnyiy, Russia: Intellekt, 2008. [in Russian].
D. Kuhlmann-Wilsdorf, "Uses of theory in the design of sliding electrical contacts", in Proc. of the Thirty-Seventh IEEE Holm Conf. on Electrical Contacts, 1991, pp. 1-24.
O. O. Sytnyk, V. B. Kyselov, and H. O. Kyselova, "On one of the methods of building a mathematical model of wear resistance of film potentiometers". Molodyi vchenyi: sci. journ., no. 2 (78), pp. 189-192, Febr. 2020. [in Ukrainian].
A. G. Kuzmenko, Development of contact tribomechanics methods. Hmelnitskiy, Ukraine: HNU, 2010. [in Russian].
I. G. Goryacheva, and M. N. Dobyichin, Contact problems in tribology. Moscow, Russia: Mashinostroenie, 1988. [in Russian].
L. I. Safonov, and A. L. Safonov, "Rectan-gular electrical connectors. Analysis of physical processes occurring in contact", Tekhnologii v elektronnoj promyshlennosti, no. 6, pp. 54-58, 2007. [in Russian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
URN
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Владлен Борисович КисельовАвтори, які публікуються в цьому збірнику, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають збірнику право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License CC BY-NC, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи в тому вигляді, в якому її опубліковано цим збірником (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Політика збірника наукових праць дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).