[發明專利]間歇性熔融焊接的小負載繼電器電接觸特性分析方法

有效

• 申請號: 202210541732.6
• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN115203886B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 楊文英;劉蘭香;柴玉陽;孟繁淞;翟國富
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/13;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 王瑩

1.一種間歇性熔融焊接的小負載繼電器電接觸特性分析方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

步驟1、構建間歇性熔融焊接繼電器的等效接觸動力學模型；

依據小負載繼電器的工作原理，構建繼電器等效接觸動力學模型，其中：

所述繼電器等效接觸動力學模型將動觸點等效為“A”，常開觸點等效為“B”，將可動彈簧等效為歐拉-伯努利梁以完成動力學特性分析，求解過程遵循線性應力應變理論；

所述繼電器等效接觸動力學模型考慮了繼電器可動彈簧自由行程階段的剛性大位移線性運動、超程階段可動彈簧的柔性小距離非線性運動，在此過程中動觸點與常開觸點碰撞并繼續移動，直到可動彈簧的形變達到最大值，在動觸點動能完全消耗之前，會發生觸點彈跳；同時，在自由繼電器兩觸點接觸過程中，充分考慮了繼電器可動彈簧在受迫推力作用下發生初始運動、動觸點和常開觸點間接觸時的沖擊及不穩定接觸時的焊接力；

步驟2、推導觸點動力學微分方程

根據步驟1中建立的間歇性熔融焊接繼電器的等效接觸動力學模型，得到繼電器的觸點動力學運動偏微分方程：

式中，E和I分別是結構的彈性模量和慣性矩，ρ是結構的材料密度，A_s是結構的橫截面積，c_s是結構阻尼系數，x是橫坐標，t是結構運動時間，y(x,t)表示觸點運動位移，p(x,t)是可動彈簧每單位長度的載荷；

步驟3、矩陣化觸點動力學運動偏微分方程

將可動彈簧的位移表達式代入偏微分方程式(1)，可以得到如下偏微分方程：

基于主模函數的正交性，在方程式(10)的左右乘以ξ_j(x)，j＝1,2,…,N、然后對其從0到L進行積分，進而可以將方程式(10)離散成N組常微分方程，這些常微分方程可以用式(11)所示的矩陣形式表示：

式中，g＝[g₁,g₂,…,g_N]^T表示廣義坐標向量，M表示質量矩陣，C表示阻尼矩陣，K表示剛度矩陣，Q表示外力向量；

步驟4、確定繼電器的受迫推力F_p：

式中，ψ是磁鏈，u、i_c和R分別是輸入端線圈的電壓、電流和電阻；ω_x是銜鐵的角速度，T_m是電磁力矩，T_f是反力矩，I_m是慣性矩，α是銜鐵的旋轉角度，L₃是推桿的長度，β是推桿的初始角度；

步驟5、確定沖擊力F_c：

式中，k_c表示接觸剛度，d₀表示初始開距，n表示非線性系數，c_c表示接觸阻尼，Δc是確保碰撞過程中阻尼力連續性的函數；

步驟6、確定霍爾姆力F_e：

式中，μ表示磁導率，i_b表示流經觸點的電流，r₁表示觸點接觸半徑，P表示接觸壓力，ζ表示接觸系數，H表示接觸材料的布氏硬度；

步驟7、確定焊接力F_w：

式中，Г是抗拉強度，d_w是燒蝕坑的截面直徑；

步驟8、根據步驟1至步驟7，利用龍格庫塔方法求得動觸點位移y，如果y≥d₀，則輸出觸點電接觸參數，即可獲得繼電器動觸點的動態響應，否則返回步驟4。

2.根據權利要求1所述的間歇性熔融焊接的小負載繼電器電接觸特性分析方法，其特征在于所述p(x,t)表示為：

p(x,t)＝F_pδ(x-L₁)-F_rδ(x-L₂)(2)；

式中，δ(x)是狄拉克函數，L₁表示推桿到可動彈簧固定端的距離，L₂表示動觸點到可動彈簧固定端的距離，F_p為受迫推力，F_r為觸點上F_c、F_e和F_w三者的合力，F_c、F_e和F_w分別為觸點上的沖擊力、霍爾姆力和焊接力。