专利名称：按钮型主令电器可靠性试验仪的制作方法
技术领域：
本发明属于低压电器可靠性试验领域，具体涉及一种对按钮型主令电器进行可靠性试验的仪器。
背景技术：
随着我国载人航天技术的不断进步以及国防高、精、尖武器装备技术的发展，可靠性技术的研究已经进入了一个蓬勃发展的阶段，从研究对象看，高可靠性、小子样和大型复杂机械系统等方面的研究已经成为研究重心。按钮型主令电器作为各种控制装备中应用最广、使用最普遍的控制元件，是连接、转换、切断元件、电路、设备相互间的信号和电力传送的重要元器件，对于按钮型主令电器这一高可靠性要求器件的可靠性研究在国内尚属薄弱环节，其研究广度和深度均与世界先进水平具有一定的差距。
目前对低压电器可靠性试验主要集中于接触器式继电器可靠性试验分析、过载继电器的可靠性试验装置、电磁式开关电寿命试验的方法，这三种情况分别对低压电器中的三类产品进行了研究，且多为可靠性试验方法的探究，对试验装置涉及不多，尤其是对按钮型主令电器可靠性试验方面没有涉及。按钮型主令电器作为各种控制装备中应用最广、使用最普遍的控制元件，对整个设备可靠性具有重要的影响，对其进行各种可靠性试验和测试将具有重要的经济效益和社会效益。
按钮型主令电器通断能力试验分为交流通断能力试验和直流通断能力试验。
交流通断能力试验是考核或研究用于交流电路中的按钮型主令电器的接通和分断能的。这是一项模拟性的试验，主要模拟交流电路中发生各种过载或短路故障时，电路中安装的按钮型主令电器应能及时可靠地接通和分断此故障电流。按钮型主令电器除必须可靠通断所有故障电流外，还要能频繁地通断正常的工作电流，即非故障电流。
直流通断能力试验是考核或研究用于直流电路中的按钮型主令电器的接通和分断能力的。它是模拟直流电路中发生各种过载或短路故障时，电路中安装的按钮型主令电器应能及时可靠地通断此故障电流的一种试验。直流通断能力试验除电源和部分试验设备与交流通断能力试验有所不同外，其它都很接近。
电寿命是指在所规定的正常工作条件下主令电器不需修理或更换零件而能承受的有负载操作次数。所以按钮型主令电器的电寿命试验是模拟它在实际运行中通断正常工作电流的一种试验。
电寿命试验的目的主要是考核电器触头和触头系统的电器耐磨性。它与通断能力试验的不同点是通断能力试验所通断的电流是属于故障性质的电流且试验次数少，而电寿命试验所通断的电流是正常工作的电流，且试验次数要多得多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、操作简单方便的按钮型主令电器可靠性试验仪。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是按钮型主令电器可靠性试验仪，它包括底座、支撑架、动力机构、传动机构、凸轮、柔性触压机构、双缓冲按压机构； 传动机构包括联轴器、传动轴，传动轴的左端部通过第一滚动轴承与第一轴承座相连，传动轴的右端部通过第二滚动轴承与第二轴承座相连，第一轴承座、第二轴承座分别固定在支撑架上，支撑架固定在底座上；传动轴的左端由联轴器与动力机构的输出轴相连； 凸轮固定在传动轴的中部； 柔性触压机构包括第三滚动轴承、底槽座、第一固定轴、第四滚动轴承、第二固定轴，底槽座上设有U形槽，第三滚动轴承、第四滚动轴承位于底槽座上的U形槽内，第三滚动轴承由第一固定轴与底槽座固定连接，第四滚动轴承由第二固定轴与底槽座固定连接；第三滚动轴承、第四滚动轴承位于凸轮的下方并与凸轮相接触；底槽座的底部与双缓冲按压机构的压力杆的上端相连； 双缓冲按压机构包括第一弹簧、导向套、压力杆、压力头套、紧固头、直线轴承、第二弹簧、动压力头，压力杆的上部穿过直线轴承，直线轴承设置在导向套内，导向套固定在支撑架的横杆上；第一弹簧套在压力杆的上端部，第一弹簧的上端与底槽座的底面相接触，第一弹簧的下端与导向套的上端面相接触；压力杆的下端部与压力头套的上端部通过螺纹连接；动压力头呈阶梯结构，动压力头的上部直径大于下部直径；压力头套的下部内设有弹簧腔，第二弹簧、动压力头的上部位于弹簧腔内，第二弹簧的下端与动压力头的上端相接触；动压力头的下端部穿过紧固头上的孔位于紧固头外，紧固头与压力头套螺纹连接。
本发明的有益效果是 1、按钮型主令电器可靠性试验仪采用上述结构，具有结构简单、适应各类按钮型低压电器可靠性试验，应用范围大、测试简单方便(操作简单方便)，数据可靠的特点。
2、柔性触压机构采用双轴承组(第三滚动轴承和第四滚动轴承)，实现了凸轮和压力杆的柔性触压，减少了凸轮的摩擦损耗，降低了仪器的工作噪声。
3、双缓冲按压机构的设计减少了压力杆对实验样品的刚性破坏，减小了试验震动对实验数据的影响，提高了仪器测试的准确性。
4、凸轮曲线设计对按钮型主令电器按压行程进行模拟，提高了数据的准确性，通过压力杆螺纹微调(压力杆的下端部与压力头套的上端部通过螺纹连接)，可以改变行程实现对各类按钮行程的模拟。
图1为本发明一个实施例的结构示意图； 图2为图1中上部的局部放大图； 图3为图1的左视图； 图4为图1中柔性触压双缓冲凸轮压杆机构的放大图； 图5为图1中凸轮的右视图； 图6为图1中柔性触压机构的放大图； 图7为图6的俯视图； 图8为图6左视图。
图中1-电机，2-联轴器，3-第一滚动轴承，4-传动轴，5-凸轮，6-第三滚动轴承，7-底槽座，8-第一固定轴，9-第二轴承座，10-支撑架，11-第一弹簧，12-导向套，13-压力杆，14-压力头套，15-紧固头，16-按钮型主令电器，17-底座，18-直线轴承，19-紧固螺母，20-第二弹簧，21-动压力头，22-橡胶垫，23-第四滚动轴承，24-第二固定轴。
具体实施例方式 下面以具体实施例结合附图对本发明做进一步说明，参见图1至图8。
如图1、图2、图3所示，按钮型主令电器可靠性试验仪，它包括底座17、支撑架10、动力机构、传动机构、凸轮5、柔性触压机构、双缓冲按压机构； 传动机构包括联轴器2、传动轴4，传动轴4的左端部通过第一滚动轴承3与第一轴承座相连(第一轴承座的左端用轴向挡圈进行夹紧固定)，传动轴4的右端部通过第二滚动轴承与第二轴承座9相连(第二轴承座的右端用轴向挡圈进行夹紧固定)，第一轴承座、第二轴承座9分别固定在支撑架10上，支撑架10固定在底座17上；传动轴4的左端由联轴器2与动力机构的输出轴相连； 如图4、图5所示，凸轮5固定在传动轴4的中部(通过一平键固定，凸轮左侧由轴向挡圈进行固定，右侧靠传动轴的轴肩固定)； 如图6、图7、图8所示，柔性触压机构包括第三滚动轴承6、底槽座7、第一固定轴8、第四滚动轴承23、第二固定轴24，底槽座7上设有U形槽，第三滚动轴承6、第四滚动轴承23位于底槽座7上的U形槽内，第三滚动轴承6由第一固定轴8与底槽座7固定连接(第一固定轴上旋上螺母固定，进行夹紧固定)，第四滚动轴承23由第二固定轴24与底槽座7固定连接(第二固定轴上旋上螺母固定，进行夹紧固定)；第三滚动轴承6、第四滚动轴承23位于凸轮5的下方并与凸轮5相接触；底槽座7的底部与双缓冲按压机构的压力杆13的上端相连(可采用焊接固定，也可采用由销铰接)； 如图4所示，双缓冲按压机构包括第一弹簧11、导向套12、压力杆13、压力头套14、紧固头15、直线轴承18、第二弹簧20、动压力头21、橡胶垫22，压力杆13的上部穿过直线轴承18，直线轴承18设置在导向套12内，导向套12固定(焊接)在支撑架10的横杆上；第一弹簧11套在压力杆13的上端部，第一弹簧11的上端与底槽座7的底面相接触，第一弹簧11的下端与导向套12的上端面相接触；压力杆13的下端部与压力头套14的上端部通过螺纹连接(由紧固螺母19紧固)；动压力头21呈阶梯结构，动压力头21的上部直径大于下部直径；压力头套14的下部内设有弹簧腔，第二弹簧20、动压力头21的上部位于弹簧腔内，第二弹簧20的下端与动压力头21的上端相接触；动压力头21的下端部穿过紧固头15上的孔位于紧固头15外，紧固头15与压力头套14螺纹连接。
动力机构为电机(三相异步电动机)1，电机1固定在底座17上。
动力机构还可采用由电机(三相异步电动机)1和减速机组成，电机1固定在底座17上，电机的输出轴与减速机的输入相连，减速机的输出轴为动力机构的输出轴。
动压力头21的下端螺纹连接有橡胶垫22。
如图4所示，柔性触压双缓冲凸轮压杆机构由凸轮5、柔性触压机构和双缓冲按压机构组成。
凸轮的曲线分为四个部分，一个远程弧线A，一个近程弧线C，远程弧线到近程弧线的过段弧线B，还有一个近程弧线到远程弧线的过度弧线D。远程弧线A与近程弧线C的半径差就是按钮型主令电器的按钮的行程，根据螺纹调节可以对行程微调，从而满足不同类的按钮的按压行程需求。
当按钮型主令电器可靠性试验仪开始工作时，动力机构(三相异步电动机)的输出轴通过联轴器带动传动轴转动，凸轮在传动轴的带动下开始转动。当凸轮由近程点转向远程点时，凸轮压迫柔性触压机构的轴承组带动轴承沿相同方向转动，从而实现凸轮与柔性触压机构的柔性触压并带动压力杆向下运动，在底槽座的压迫下，第一弹簧压缩，压力杆在导向套和直线轴承的导向下向下带动动压力头21对按钮型主令电器(试验样品)16进行按压；同时直线轴承对压力杆进行润滑并对柔性触压机构的润滑油进行阻隔，防止润滑油下滑污染试验样品。当压力杆按压至按钮开关行程最低位时，压力头套14内的第二弹簧被压缩，减小压力杆对试验样品的刚性按压并将压力杆多余行程转化为弹簧压缩距离，两级弹簧在按压过程中从而对整个压杆起到了双重缓冲作用。此外，动压力头上的橡胶垫子对压力杆对试验样品的刚性冲击也起到了缓冲作用；当凸轮由远程点转向近程点时，在弹簧复位力的作用下，柔性触压机构和动力头复位，试验样品开关复位。在凸轮按压力和弹簧复位力的作用下从而实现压力杆在竖直方向的直线往复运动，对按钮型主令电器的按钮按下和松开(开关复位)，可进行通断能力试验和电寿命试验。
当对不同类型的按钮型主令电器进行试验时，由于凸轮曲线模拟按钮型主令电器按压行程设计，只需对压力杆螺纹连接处进行高度微调即可满足不同类按钮型主令电器按压行程的需要。同时，只需改变电机转速即可实现对不同类按钮型主令电器按压力的模拟。
试验测试 根据试验流程，对LA42型按钮型主令电器进行了可靠性寿命实验，实验结果如下 根据GB14048.1-2006和GB15092.1-2003中对开关电器的寿命可靠性试验指标可知样品失效判据为 通过试验测得试验样品在某个应力水平正常工作时，单个周期内的接通时间和断开时间分别为T1和T2。检测到的接通时间用T3表示，检测到的断开时间用T4表示。分析熔焊、断开、接触不良三种失效形式的时间判据并做出规定。
规定当T3＞(2～3)T1时，判断为试验样品触点熔焊。 当T4＞(2～3)T2时，判断为试验样品触点断开。 当T3＜(0.5～0.8)T1且T4＜(0.5～0.8)T2时，判断为试验样品接触不良。
第一步实验测得的试验样品接通、断开时间如下表1所示， 表1准确的通断时间表(ms) 第二步实验测得有延时影响的试验样品的接通、断开时间。如下表2所示， 表2有延时的通断时间表(ms) 第三步比较前两步测得的时间，通过上位机软件补偿调节接通、断开时间为试验样品的首次失效时间(MTTF)。如下表3所示， 表3试验数据统计表 数据简单处理如下表4， 表4试验数据简单处理表 在试验过程中，表一到表三为实验样品的通断时间值和寿命次数值，表四为实验数据分析值。通过试验数据分析可知，实验样品的平均值为33992次，基本符合符合实际统计均值35000次，试验样品失效形式出现了断开和熔焊两种情况，与实际失效形式相符。综上所述，该试验结果准确，实验数据具有一定的研究价值。
权利要求
1.按钮型主令电器可靠性试验仪，它包括底座(17)、支撑架(10)、动力机构、传动机构、凸轮(5)、柔性触压机构、双缓冲按压机构；
传动机构包括联轴器(2)、传动轴(4)，传动轴(4)的左端部通过第一滚动轴承(3)与第一轴承座相连，传动轴(4)的右端部通过第二滚动轴承与第二轴承座(9)相连，第一轴承座、第二轴承座(9)分别固定在支撑架(10)上，支撑架(10)固定在底座(17)上；传动轴(4)的左端由联轴器(2)与动力机构的输出轴相连；
凸轮(5)固定在传动轴(4)的中部；
柔性触压机构包括第三滚动轴承(6)、底槽座(7)、第一固定轴(8)、第四滚动轴承(23)、第二固定轴(24)，底槽座(7)上设有U形槽，第三滚动轴承(6)、第四滚动轴承(23)位于底槽座(7)上的U形槽内，第三滚动轴承(6)由第一固定轴(8)与底槽座(7)固定连接，第四滚动轴承(23)由第二固定轴(24)与底槽座(7)固定连接；第三滚动轴承(6)、第四滚动轴承(23)位于凸轮(5)的下方并与凸轮(5)相接触；底槽座(7)的底部与双缓冲按压机构的压力杆(13)的上端相连；
双缓冲按压机构包括第一弹簧(11)、导向套(12)、压力杆(13)、压力头套(14)、紧固头(15)、直线轴承(18)、第二弹簧(20)、动压力头(21)，压力杆(13)的上部穿过直线轴承(18)，直线轴承(18)设置在导向套(12)内，导向套(12)固定在支撑架(10)的横杆上；第一弹簧(11)套在压力杆(13)的上端部，第一弹簧(11)的上端与底槽座(7)的底面相接触，第一弹簧(11)的下端与导向套(12)的上端面相接触；压力杆(13)的下端部与压力头套(14)的上端部通过螺纹连接；动压力头(21)呈阶梯结构，动压力头(21)的上部直径大于下部直径；压力头套(14)的下部内设有弹簧腔，第二弹簧(20)、动压力头(21)的上部位于弹簧腔内，第二弹簧(20)的下端与动压力头(21)的上端相接触；动压力头(21)的下端部穿过紧固头(15)上的孔位于紧固头(15)外，紧固头(15)与压力头套(14)螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的按钮型主令电器可靠性试验仪，其特征是动力机构由三相异步电动机和减速机组成，三相异步电动机固定在底座上，三相异步电动机的输出轴与减速机的输入相连，减速机的输出轴为动力机构的输出轴。
3.根据权利要求1所述的按钮型主令电器可靠性试验仪，其特征是动压力头(21)的下端螺纹连接有橡胶垫(22)。
全文摘要
本发明属于低压电器可靠性试验领域，具体涉及一种对按钮型主令电器进行可靠性试验的仪器。按钮型主令电器可靠性试验仪，它包括底座、支撑架、动力机构、传动机构、凸轮、柔性触压机构、双缓冲按压机构；传动机构包括联轴器、传动轴；凸轮固定在传动轴的中部；柔性触压机构包括第三滚动轴承、底槽座、第一固定轴、第四滚动轴承、第二固定轴；双缓冲按压机构包括第一弹簧、导向套、压力杆、压力头套、紧固头、直线轴承、第二弹簧、动压力头，第一弹簧套在压力杆的上端部；压力杆的下端部与压力头套的上端部通过螺纹连接；压力头套的下部内设有弹簧腔；动压力头的下端部穿过紧固头上的孔位于紧固头外，紧固头与压力头套螺纹连接。本发明具有结构简单、操作简单方便的特点。
文档编号G01R31/02GK101526576SQ200910061649
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者江进国, 峰 周, 李星军, 进 李, 吴晓光, 文国军 申请人:中国地质大学(武汉)