Разработка технологического процесса сборки электромагнитного реле

ВВЕДЕНИЕ

Важным фактором, определяющим темпы научно технического прогресса в современном обществе, являются электронно-оптические аппараты. Ускорение научно технического прогресса требует сокращения сроков разработки электронно-оптических аппаратов, и внедрения их в производство и эксплуатацию. Конструирование, являясь составной частью процесса создания электронно-оптических аппаратов, представляет сложный комплекс взаимосвязанных задач, решение которых возможно только на основе системного подхода с использованием знаний в области теоретических и прикладных дисциплин. Ускорение создания электронно-оптических аппаратов можно осуществить только при широком использовании средств автоматизированного конструкторского проектирования и гибких производственных систем.

Целью настоящей работы является разработка технологического процесса сборки  электромагнитного реле.

 

1. Описание принципа работы собираемого изделия

 

Реле - называется электрическое устройство, которое предназначается для осуществления коммутации различных участков электрических схем  при изменении электрических или неэлектрических входных воздействий. Впервые, термин «реле» фигурирует в тексте патента на изобретение телеграфа за авторством С. Морзе в 1837 году. А само устройство электромагнитного реле было изобретено Джозефом Генри за два года до этого в 1835 году. Интересно также, что термин «реле» произошел от английского слова «relay», которое в те времена означало действие при передаче эстафеты спортсменами или же подмену почтовых лошадей на станциях, когда они начинают уставать.

Наиболее широкое применение в схемах автоматики и системах защиты электроустановок получили электромагнитные реле, благодаря своей высокой надежности и простоте принципа действия. Электромагнитные реле подразделяются на реле переменного и постоянного тока. Последние, в свою очередь, подразделяются на поляризованные (реагируют на полярность управляющего сигнала) и нейтральные (в одинаковой степени реагируют на протекающий по его обмотке постоянный ток любой полярности).

Принцип работы основан на том что при подаче электромагнитных сил, которые возникают в металлическом сердечнике (позиция 1) во время прохождения электрического тока по виткам его катушки  (позиция 3) , оттягивается пружина (позиция 9) к которой в свою очередь присоединён якорь (позиция 10) с контактной группой (позиция 2) .Во время подачи напряжения на электромагнит якорь начинает притягиваться, преодолевая сопротивление пружины, при этом, в зависимости от конструкции имеющегося реле, происходит размыкание или замыкание контактов, эта контактная группа и замыкает контакты 13 и 14. Если отключить напряжение – благодаря пружине якорь вернется в исходное положение. Иные модели реле могут содержать в себе электронные элементы. Примерами таких реле могут послужить резистор, который подключается к обмотке катушки, чтобы реле более четко срабатывало, и конденсатор, расположенный параллельно контактам, дабы снизить вероятность появления искр и помех.

 

Рис.1.1 Реле электромагнитное

У электромагнитного реле имеется ряд преимуществ, недоступных полупроводниковым конкурентам:

• Возможность коммутации нагрузок общей мощностью не более 4 кВт в то время когда объем реле не превышает 10см3;

• Проявление устойчивости к импульсам перенапряжения и способным оказать разрушительное воздействие помехам, возникающим во время разряда молнии или по причине протекания коммутационных процессов в высоковольтном оборудовании;

• Наличие исключительной электрической изоляции, проложенной между катушкой (управляющей цепью) и группой контактов (требования последнего стандарта – 5 кВ) – недоступная мечта для большей части полупроводниковых ключей;

• Малый уровень выделения тепла замкнутых контактов вследствие малого падения напряжения: во время коммутации тока 10 А малогабаритным реле суммарно рассеивается по катушке и контактам не более 0,5 Вт, при учете что симисторным реле отдается в атмосферу не менее 15 Вт, в результате чего приходится решать вопрос по интенсивному охлаждению, а попутно усугубляется проблема парникового эффекта на нашей планете;

• В сравнении с полупроводниковыми ключами электромагнитные реле имеют более низкую стоимость.

• Кроме достоинств электромагнитные электромеханические реле имеют и свои недостатки: не высокая скорость работы, ограниченность электрического и механического ресурса, возникновение радиопомех во время замыкания и размыкания контактов, и последнее, но наиболее неприятное свойство – возникновение серьезных проблем во время коммутации высоковольтных и индуктивных нагрузок на постоянном токе.

Как правило, электромагнитные реле применяются при коммутации нагрузок при переменном токе с напряжением 220В или при постоянном токе в диапазоне напряжений 5 – 24В и токами коммутации 10 – 16 А. Стандартными нагрузками для мощных реле являются – лампы накаливания, нагреватели, обогреватели, электромагниты, маломощные электродвигатели (к примеру, сервоприводы и вентиляторы), иные активные, индуктивные и емкостные потребители электрической энергии с диапазоном мощностей 1 Вт – 3 кВт.

Рабочее напряжение и сила тока в катушке реле не должны превышать предельно допустимых значений, поскольку уменьшение этих значений значительно снизит надежность контактирования, а их увеличение приведет к перегреву катушки, тем самым снизив надежность реле при предельно допустимых значения положительной температуры. Крайне нежелательно даже кратковременное воздействие повышенного напряжения, поскольку при этом возникают в деталях магнитопровода и в контактных группах механические перенапряжения, а электрическое перенапряжение обмотки катушки может привести к пробою изоляции во время размыкания цепи.

Во время выбора режима работы реле стоит учитывать характер воздействующих нагрузок, род и значение коммутируемого тока, частоту коммутации.

Во время коммутации индуктивных и активных нагрузок самым тяжелым является процесс размыкания цепи, поскольку образовывающийся дуговой разряд становится причиной основного износа контактов.

 

2. Анализ требований к качеству сборки изделия и выбор метода достижения точности замыкающего звена

Припой ПОС 61. Технические условия ГОСТ 21931-76.

Припой ПОС-61 – это сплав 60% олова и 39% свинца. Интервал плавления 183-190ºС. Припои оловянно-свинцовые в изделиях изготовляют в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологической конструкции, утверждённой в установленном порядке. Химический состав оловянно-свинцовых припоев должен соответствовать требованиям ГОСТ 21930. Поверхность прутков, проволоки и ленты не должна иметь посторонних включений, трещин и расслоений. На поверхности прутков, проволоки и ленты допускаются отдельные нераскрытые воздушные пузыри, не имеющие шлаковых включений. В изломе проволоки, прутка, ленты и трубки не должно быть инородных включений.

Требования к электромонтажу по ГОСТ 23587-96.

Конструкции разделки проводов и крепления жил к контакт-деталям, к наконечникам, к выводам ЭРЭ, в изоляторах должны соответствовать требованиям настоящего стандарта. Технические требования к конструкциям разделки проводов и крепления жил к контакт-деталям, к наконечникам, к выводам ЭРЭ, в изоляторах должны быть указаны в конструкторской документации, со ссылкой на настоящий стандарт..

Технические требования по СТБ 1022-96.

Материалы и покупные изделия, предназначенные для изготовления сборочных единиц, должны иметь документы о качестве, подтверждающие их соответствие требованиям нормативных документов на поставку. Покупные изделия, сборочные единицы, детали и материалы, поступающие на сборку, выдерживают до температуры помещения сборочного цеха. Покупные изделия, сборочные единицы и детали, поступающие на сборку, должны быть расконсервированы и тщательно очищены. При сборке не допускается нанесение механических повреждений на применяемые покупные изделия, сборочные единицы и детали.

Требования к неподвижным соединениям.

Неподвижные соединения сборочных единиц не должно иметь качки, люфтов, относительного перемещения и проворачивания закрепляемых составных частей относительно друг друга.

Требования к резьбовым соединениям.

Крепежные детали в резьбовых соединениях должны быть затянуты плотно и равномерно. Шлицы в головках винтов, а также грани болтов и гаек, не должны быть сорваны и смяты. При установке винтов их головки не должны выступать над поверхностью закрепляемых составных частей.

Упаковка.

Выбор упаковки сборочных единиц должен осуществляться исходя из конструктивных особенностей сборочных единиц с учетом требований к их защите, условий поставок, транспортирования и хранения. Упаковка должна обеспечить защиту сборочных единиц от загрязнений, воздействия климатических и механических факторов, агрессивных паров и перегрузок, возникающих при транспортировании, погрузочно-разгрузочных работах и хранении. В каждую упаковочную единицу должен быть вложен упаковочный лист, содержащий:

- наименование и (или) товарный  знак предприятия-изготовителя;

- условное наименование  или обозначение сборочной единицы;

- количество сборочных  единиц в упаковке;

- дату упаковки;

- штамп упаковщика.

Обеспечение требуемого качества изделий, в том числе (и прежде всего) показателей назначения, технологичности и надежности, определяется достижением заданных параметров замыкающих звеньев размерной цепи. Именно с этой целью выявлялись размерные цепи и их уравнения, устанавливающие функциональные связи замыкающих и составляющих звеньев. В настоящее время для достижения точности замыкающего звена различают следующие методы:

• полной взаимозаменяемости;
• неполной взаимозаменяемости;
• групповой взаимозаменяемости;
• регулирования;
• пригонки.

Применительно к производственным технологическим процессам указанные методы характеризуют методы сборки изделий и соответственно виды сборочных работ, выполняемых с целью обеспечения требуемой точности замыкающих звеньев размерных цепей.

В процессе сборки электромагнитного реле реализуется метод полной взаимозаменяемости.

Метод полной взаимозаменяемости — метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается у всех объектов путем включения в нее составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений.

Технологический процесс сборки при этом сводится к присоединению деталей в соответствии с установленным характером сопряжения без выполнения какой-либо пригонки, подбора деталей или регулирования их взаимного положения.

Метод полной взаимозаменяемости требует повышенной точности составляющих звеньев размерных цепей. В многозвенных цепях требуемая точность может существенно повышать среднюю экономическую, а иногда и достижимую точность, соответствующую существующим технологическим методам обработки. Поэтому метод полной взаимозаменяемости находит применение для короткозвенных размерных цепей или в случае, когда к замыкающим звеньям многозвенных цепей не предъявляют высоких точностных требований.

Расчет параметров замыкающих звеньев при методе полной взаимозаменяемости производят методом максимума-минимума.

Решение прямой задачи с использованием метода полной взаимозаменяемости выполняется в следующей последовательности: 
— формулируют задачу расчета и устанавливают замыкающее звено; 
— исходя из поставленной задачи на основе специальных теоретических и экспериментальных исследований, опыта проектирования и эксплуатации аналогичных изделий и т. п. устанавливают параметры замыкающего звена; 
— выявляют составляющие звенья и строят схему размерной цепи; 
— составляют уравнения размерной цепи; 
— устанавливают номинальные размеры всех составляющих звеньев; 
— рассчитывают и устанавливают точностные параметры всех составляющих звеньев размерной цепи.

Номинальные размеры составляющих звеньев получают на основании прочностных, кинематических и других конструкторских расчетов, экспериментальных исследований и опыта проектирования с учетом многочисленных факторов, характеризующих применяемые материалы, действующие нагрузки, тепловые и скоростные режимы работы, характер соединения деталей и т.д.

 

3. Разработка технологической схемы сборки

После заготовки детали собираемого изделия поступают на сборку. Сборкой называют процесс последовательного соединения деталей между собой в порядке, предусмотренном технологическом процессом и чертежам.