本發(fā)明涉及電觸頭材料的性能測試領(lǐng)域，具體是指一種電觸頭材料電接觸性能模擬試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

電觸頭材料指相互接觸傳導(dǎo)電流(電信號、電能)的材料，該材料在電接觸過程中要經(jīng)受電弧、電場、磁場、力、熱、氣氛共同作用，來實(shí)現(xiàn)傳導(dǎo)電流的使用性能。隨著科技的發(fā)展，對電觸頭材料的電接觸性能提出更高的要求：(1)要求觸頭的侵蝕基本均勻，觸頭表面狀況平整，接觸電阻低而穩(wěn)定；(2)耐電弧侵蝕和抗材料轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)；(3)抗熔焊能力強(qiáng)?；陔娪|頭材料在電接觸性能這幾方面的要求，有必要設(shè)計(jì)一臺可以測量電觸頭材料電接觸過程中主要電性能參數(shù)的儀器尤為必要，主要電性能參數(shù)包括燃弧能量、燃弧時間、熔焊力、接觸電阻等數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，而提供一種電觸頭材料電接觸性能模擬試驗(yàn)裝置，該裝置能夠模擬出電觸頭材料測試的場景，從而對電觸頭的材料的電性能測試提供支持。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種基于上述電觸頭材料電接觸性能模擬試驗(yàn)裝置的測試方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是電觸頭材料電接觸性能模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于：包括有基座、彈性簧片、拉壓力傳感器，基座上設(shè)置有高度可調(diào)的伸縮桿，所述的伸縮桿的外端固定連接于彈性簧片的一端，所述的彈性簧片的另一端固定設(shè)置有待測的靜觸頭，所述的拉壓力傳感器設(shè)置于彈性簧片相對于靜觸頭所在一端的邊側(cè)，所述的拉壓力傳感器的傳感受力點(diǎn)上固定設(shè)置有待測的動觸頭，該動觸頭與靜觸頭相互正對且間隔設(shè)置，還包括有電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)和電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述的電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿著彈性簧片的長度方向滑移設(shè)置于電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)，電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括有電磁線圈、以及受電磁線圈升降驅(qū)動的銜鐵，該銜鐵作用于彈性簧片上并驅(qū)動彈性簧片擺動使得動觸頭向靜觸頭做閉合動作或動觸頭遠(yuǎn)離靜觸頭做斷開動作。

進(jìn)一步設(shè)置是電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括有位于彈性簧片相對于動觸頭所在一側(cè)的第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以及位于彈簧簧片另一側(cè)的第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述的第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括有第一電磁線圈、以及受第一電磁線圈升降驅(qū)動的第一銜鐵，所述的第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括有第二電磁線圈、以及受第二電磁線圈升降驅(qū)動的第二銜鐵，所述的電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括有分別用于第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)和第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿著彈性簧片的長度方向滑移設(shè)置的第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步設(shè)置是所述的伸縮桿為高度可調(diào)的螺紋伸縮桿。

進(jìn)一步設(shè)置是還包括有用于拉壓力傳感器沿著動、靜觸頭的分?jǐn)嚅]合方向滑移安裝的拉壓力傳感器滑移驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個目的，其技術(shù)方案是將待測的靜觸頭和動觸頭分別安裝于彈性簧片和拉壓力傳感器，并將靜觸頭和動觸頭分別連接于信號采集裝置上，該信號采集裝置上設(shè)置有用于檢測動靜觸頭的熔焊力、燃弧能量、燃弧時間、接觸電阻的測試電路和計(jì)算軟件；

測試時，靜觸頭和動觸頭的分?jǐn)嗪烷]合通過電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)的銜鐵作用于彈性簧片上驅(qū)動靜觸頭和動觸頭的閉合或者分?jǐn)?，對?yīng)地并利用彈性簧片自身的彈性回復(fù)力在銜鐵脫離彈性簧片時驅(qū)動靜觸頭和動觸頭的分?jǐn)嗷蛘唛]合；

通過調(diào)節(jié)伸縮桿的高度來調(diào)節(jié)動靜觸頭之間的接觸壓力，

通過電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)靠近動靜觸頭或遠(yuǎn)離動靜觸頭來調(diào)節(jié)動、靜觸頭的分?jǐn)嗨俣取?/p>

本申請的技術(shù)方案相較于現(xiàn)有檢索的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)比較：

通過檢索，現(xiàn)有技術(shù)中存在以下相關(guān)技術(shù)方案：

一、對比文件1：專利號CN102706498A，專利名稱《一種分?jǐn)嗍诫娊佑|熔焊力測試裝置和方法》。

本發(fā)明與對比文件1的主要區(qū)別：

(1)對比文件1觸點(diǎn)的閉合與分?jǐn)喾绞街挥型ㄟ^施力裝置一種方式實(shí)現(xiàn)，而本發(fā)明觸點(diǎn)的閉合與分?jǐn)嗫梢酝ㄟ^第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)-彈性簧片、第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)-彈性簧片、第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)-第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)共三種方式實(shí)現(xiàn)。

(2)對比文件1施力裝置為激振器、線性電機(jī)或氣缸，而本發(fā)明是使用電磁線圈作用與銜鐵，銜鐵再作用于簧片實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)閉合和分?jǐn)嗟模虼伺c對比文件1施力裝置完全不同，該結(jié)構(gòu)具有更快的響應(yīng)速度，提高檢測靈敏性。

(3)對比文件1觸點(diǎn)夾具沒有一個保護(hù)其運(yùn)動的裝置，因而觸點(diǎn)在運(yùn)動過程中極有可能不是直線運(yùn)動，因此造成觸點(diǎn)相互接觸時非對中接觸。

(4)對比文件1只能測試熔焊力，其它電性能數(shù)據(jù)無法獲得。

二、對比文件2：楊志懋，丁秉鈞，王笑天，《CuCr真空觸頭材料的抗熔焊性性能研究》，西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1994，7(28): 95-98.

本發(fā)明與對比文件2的主要區(qū)別：

(1)對比文件2裝置每次都是依靠動支桿自由落體下落來實(shí)現(xiàn)觸頭結(jié)合，每次下落時支架各個部位摩擦力是不同的，因此當(dāng)每次觸點(diǎn)結(jié)合時速度都不相同，雖然對比文件2中提及下落速度為1.1米/秒，這應(yīng)該是初始速度，但觸點(diǎn)結(jié)合時速度就無法測定了，因此觸點(diǎn)結(jié)合時壓力就是未知的。

(2)對比文件2中提及觸點(diǎn)熔焊后要在萬能試驗(yàn)機(jī)上拉斷，此種情況應(yīng)為熔焊力較大時可以實(shí)現(xiàn)，若熔焊力較小，裝置移動到萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)前由于晃動就可能被拉斷，或者熔焊力較小萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)根本無法測量出數(shù)值。

(3) 對比文件2只能測試熔焊力，其它電性能數(shù)據(jù)無法獲得。

三、對比文件3：徐堅(jiān)，《汽車?yán)^電器用AgMeo電觸頭材料抗熔焊行為》，華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文，2008。

本發(fā)明與對比文件3中裝置1的主要區(qū)別：

(1) 對比文件3裝置1中使用計(jì)算機(jī)控制線圈電流來調(diào)節(jié)觸點(diǎn)壓力和分?jǐn)嗔?，?jì)算機(jī)控制只能是粗調(diào)，本方面觸點(diǎn)壓力是通過拉壓力傳感器調(diào)節(jié)獲得的，因此精度更高。

(2) 對比文件3裝置1中觸點(diǎn)分?jǐn)嗪烷]合只能通過電磁線圈1-電磁線圈2一種方式實(shí)現(xiàn)，觸點(diǎn)鉚接用簧片使用普通銅片即可，而本發(fā)明觸點(diǎn)的閉合與分?jǐn)嗫梢酝ㄟ^第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)-彈性簧片、第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)-彈性簧片、第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)-第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)共三種方式實(shí)現(xiàn)。

(3) 對比文件3裝置1中只測試熔焊力，其它電性能數(shù)據(jù)無法獲得。

本發(fā)明與對比文件3中裝置2的主要區(qū)別：

(1) 對比文件3裝置2中利用杠桿只是為觸點(diǎn)提供一個初速度，從而實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)燃弧獲得燃弧能量，不同的初速度獲得不同的燃弧能量，而觸點(diǎn)分離的動力是依靠重物，在重物作用觸點(diǎn)圓周運(yùn)動，因此當(dāng)熔焊力較小時分離速度較快可能無法測量出數(shù)值，當(dāng)熔焊力大于重物質(zhì)量時則觸點(diǎn)不能分離而無法完成測量。

(2) 對比文件3裝置1中只測試燃弧能量，其它電性能數(shù)據(jù)無法獲得。

四、對比文件4：劉文濤，榮命哲，劉定新，吳翊，王小華，《觸頭電接觸性能測試裝置及試驗(yàn)研究》，低壓電器，2013，19: 17-21.

本發(fā)明與對比文件4的主要區(qū)別：

對比文件4就是對比文件1的實(shí)物圖，同時實(shí)現(xiàn)了燃弧能量、燃弧時間、熔焊力、接觸電阻的測試，與本發(fā)明區(qū)別參看對比文件1區(qū)別，這里不再贅述。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:

本發(fā)明提出一種電觸頭材料電接觸性能模擬試驗(yàn)裝置，與目前使用的相類似的裝置相比，本裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)可以模擬絕大多數(shù)繼電器的動作方式：觸點(diǎn)閉合與分?jǐn)嗫赏ㄟ^第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)-彈性簧片、第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)-彈性簧片、第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)-第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)共三種方式實(shí)現(xiàn)，；(2)可以獲得電觸頭材料電接觸過程包括燃弧能量、燃弧時間、熔焊力、接觸電阻等試驗(yàn)數(shù)據(jù)；(3)觸點(diǎn)壓力、閉合分?jǐn)嗨俣日{(diào)節(jié)容易，只是通過簡單上下左右位移就可實(shí)現(xiàn)。

下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。

附圖說明

圖1 本發(fā)明的測試裝置原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。

如圖1所示，電觸頭材料電接觸性能模擬試驗(yàn)裝置包括有基座1、彈性簧片2、拉壓力傳感器3，基座1上設(shè)置有高度可調(diào)的伸縮桿4，所述的伸縮桿4的外端固定連接于彈性簧片2的一端，所述的彈性簧片2的另一端固定設(shè)置有待測的靜觸頭51，所述的拉壓力傳感器3設(shè)置于彈性簧片2相對于靜觸頭51所在一端的邊側(cè)，所述的拉壓力傳感器3的傳感受力點(diǎn)上固定設(shè)置有待測的動觸頭52，該動觸頭52與靜觸頭51相互正對且間隔設(shè)置，本實(shí)施例所述的拉壓力傳感器為德國HBM公司生產(chǎn)的型號PW4MC3的拉壓力傳感器。

另外，本實(shí)施例還包括有電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)和電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述的電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿著彈性簧片2的長度方向滑移設(shè)置于電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)，電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括有電磁線圈、以及受電磁線圈升降驅(qū)動的銜鐵，該銜鐵作用于彈性簧片2上并驅(qū)動彈性簧片擺動使得動觸頭向靜觸頭做閉合動作或動觸頭遠(yuǎn)離靜觸頭做斷開動作。作為具體地，本實(shí)施例電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括有位于彈性簧片2相對于動觸頭52所在一側(cè)的第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)61，以及位于彈簧簧片2另一側(cè)的第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)62，所述的第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)61包括有第一電磁線圈611、以及受第一電磁線圈升降驅(qū)動的第一銜鐵612，所述的第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)62包括有第二電磁線圈621、以及受第二電磁線圈升降驅(qū)動的第二銜鐵622，本實(shí)施例所述的第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)61和第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)62的工作原理一般是在電磁線圈中設(shè)置有鐵芯，銜鐵固定于鐵芯一端，利用電磁線圈產(chǎn)生的磁場驅(qū)動鐵芯移動進(jìn)而驅(qū)動銜鐵運(yùn)動，其為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)，本申請不再詳細(xì)贅述。

所述的電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括有分別用于第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)61和第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)62沿著彈性簧片的長度方向滑移設(shè)置的第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)63和第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)64。本實(shí)施例所述的第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)63和第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)64優(yōu)選采用直線導(dǎo)軌并配合氣缸或者電機(jī)等動力機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)對第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)61和第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)62的滑移驅(qū)動。

此外，本實(shí)施例所述的伸縮桿4為高度可調(diào)的螺紋伸縮桿，另外，還包括有用于拉壓力傳感器3沿著動、靜觸頭的分?jǐn)嚅]合方向滑移安裝的拉壓力傳感器滑移驅(qū)動機(jī)構(gòu)31，該拉壓力傳感器滑移驅(qū)動機(jī)構(gòu)31優(yōu)選采用直線導(dǎo)軌和動力機(jī)構(gòu)，動力機(jī)構(gòu)可以為氣缸或者電機(jī)等，以驅(qū)動拉壓力傳感器3整體升降移動。

本發(fā)明在進(jìn)行試驗(yàn)測試時，將待測的靜觸頭51和動觸頭52分別安裝于彈性簧片2和拉壓力傳感器3，并將靜觸頭51和動觸頭52分別連接于信號采集裝置7上，該信號采集裝置7上設(shè)置有用于檢測動靜觸頭的熔焊力、燃弧能量、燃弧時間、接觸電阻的測試電路和計(jì)算軟件；本實(shí)施例該信號采集裝置的型號為DAQ-200，采購自美國ADLINK公司。

測試時，靜觸頭51和動觸頭52的分?jǐn)嗪烷]合通過電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)的銜鐵作用于彈性簧片2上驅(qū)動靜觸頭和動觸頭的閉合或者分?jǐn)啵瑢?yīng)地并利用彈性簧片2自身的彈性回復(fù)力在銜鐵脫離彈性簧片時驅(qū)動靜觸頭和動觸頭的分?jǐn)嗷蛘唛]合；

通過調(diào)節(jié)伸縮桿4的高度來調(diào)節(jié)動靜觸頭之間的接觸壓力，此外也可以通過調(diào)節(jié)拉壓力傳感器3的高度實(shí)現(xiàn)接觸壓力的調(diào)節(jié)。

通過電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)靠近動靜觸頭或遠(yuǎn)離動靜觸頭來調(diào)節(jié)動、靜觸頭的分?jǐn)嗨俣?。即電磁?qū)動機(jī)構(gòu)的銜鐵作用于彈性簧片2上的受力位置越靠近動靜觸頭，動靜觸頭的分?jǐn)嗨俣仍娇欤粗?，則越慢。