冲压成型触点摩擦副力特性设计与优化

2016-09-07张文军南阳农业职业学院河南南阳473000

山东工业技术 2016年14期

关键词：导带电刷油位

张文军，宋源（南阳农业职业学院，河南南阳 473000）

冲压成型触点摩擦副力特性设计与优化

张文军，宋源
（南阳农业职业学院，河南南阳 473000）

以冲压型铜合金触点汽车油位传感器摩擦副的力特性为研究对象，分析了摩擦副力特性相互关联的两个方面：有效接触体积、接触正压力。在此基础上，对二者进行了设计与优化。结果表明，力特性的优化设计是提高冲压型触点传感器使用寿命的重要途径。

汽车；油位传感器；冲压；铜合金触点；摩擦副；力特性；优化；寿命

0　前言

电位计式汽车油位传感器广泛应用于汽车燃油供给系统。使用寿命是其关键的技术指标之一。优化触点形状、选择适宜的表面粗糙度［1］［2］、优化表面硬度等。以上诸方面的研究对提高其使用寿命均进行了有益的探索。笔者认为，通过冲压型触点接触副的力特性的设计优化，可以提高其使用寿命。接触副的力特性反映在两个相互关联的层面：其一、电刷触点与导带的接触正压力。电刷触点和导带的配合状况。其二、电刷触点或导带可参与磨损并损耗的体积，姑且称之为接触体积。本文将以冲压型铜合金触点油位传感器为例，围绕接触副力特性的这两个方面展开。

1　冲压型油位传感器接触副的构成

冲压型油位传感器的接触副由电刷触点和烧结在厚膜电阻片上的导带构成，电刷触点与电阻片导带的接触部位，通过直接冲压成型的方式获得。

2　力特性的设计与优化

2.1接触体积设计与优化

冲压型触点典型失效模式为冲压触点接触部位过度磨损引致的断裂。提高电刷接触部位的可供磨损体积，是避免断裂失效有效途径之一。然而，孤立谈论接触体积实际意义并不大，接触体积的设计需要在接触体积、传感器的分辨率、接触面形状和电阻片导带固有特性间寻求平衡。电刷簧片的厚度t电刷、电刷触点与导带的接触长度l、电刷触点部分外轮廓面半径r、不考虑分辨率因素情形下电刷与导带接触部位允许的最大接触宽度w1、考虑分辨率因素允许的最大接触宽度w2和导带烧结厚度Tc是影响决断的几个主要因素。

综合考虑接触体积s'和导带最小残余厚度和传感器的分辨率，将触点的外轮廓半径限定在3～4mm区间范围内适宜。

2.2摩擦副正压力设计与优化

2.2.1正压力与传感器使用寿命

适宜的触点正压力，一方面允许触点或导带有一定的磨损量，抑制接触电阻；另一方面能够有效避免磨穿现象。

正压力的设计应权衡以上影响因素。

2.2.2正压力设计

接触副的物理模型可简化为：外轮廓面为圆柱面的电刷触点和厚膜电阻片导带平面的接触。两者的接触区域是一矩形区域。理论接触区域的宽度可由公式1计算求得。