平衡力式繼電器疲勞性能研究

郝曉紅+王勇

摘 要： 航空繼電器作為航空器部件必不可少的重要組成部分，完成負載切換、自動控制、電路隔離和信號傳遞等功能。以LEACH公司生產(chǎn)的平衡力式繼電器為對象，闡述其結(jié)構(gòu)和工作原理，歸納總結(jié)平衡力式繼電器的疲勞模式和機理，選取觸點接觸電阻、釋放時間以及彈跳時間為疲勞特征參數(shù)，并進行疲勞性能實驗。實驗結(jié)果表明，選取的疲勞特征參數(shù)可以反映繼電器的工作特點以及疲勞性能變化趨勢；該實驗結(jié)論可為繼電器的疲勞狀態(tài)和剩余壽命的判斷提供一定判別依據(jù)，具有較高的參考價值。

關(guān)鍵詞： 平衡力式繼電器； 疲勞模式； 特征參數(shù)選??； 疲勞實驗

中圖分類號： TN911?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）08?0117?04

Study on fatigue performance of force?balanced relay

HAO Xiaohong， WANG Yong

（Training Center of Engineering Technology， Civil Aviation University of China， Tianjin 300300， China）

Abstract： As an indispensable component of the aircraft， the aeronautical relay can realize the functions of load switchover， automatic control， circuit isolation， signal transmission， etc. Taking the force?balanced relay made by LEACH Company as an object， its structure and working principle are elaborated， and its fatigue mode and mechanism are summarized. The touch spot contact resistance， release time and bounce time are selected as the fatigue characteristic parameters. The fatigue performance experiment was carried out. The experimental results show that the selected fatigue characteristic parameters can reflect the working feature and fatigue performance variation trend of the relay. The experimental conclusion can provide a certain discriminating basis for the fatigue status and residual life of the force?balanced relay， and has high reference value.

Keywords： force?balanced relay； fatigue mode； characteristic parameter selection； fatigue test

0 引 言

隨著空客A380、波音B787等新一代先進民航客機的大規(guī)模應(yīng)用與推廣，新型的電氣控制技術(shù)和電氣傳動技術(shù)被推到了民航技術(shù)的風(fēng)頭浪尖。美國LEACH公司生產(chǎn)的平衡力式繼電器具備轉(zhuǎn)換深度高、多路同步切換、抗干擾能力強等優(yōu)點，廣泛使用于飛機電氣控制系統(tǒng)中，主要用于完成負載切換、自動控制、信號傳遞和電路隔離等一系列功能。

以空客A320飛機為例，據(jù)不完全統(tǒng)計，直接裝機的繼電器和接觸器就有上百只，如果把機載設(shè)備中所使用的繼電器和接觸器也計算在內(nèi)，其總數(shù)有上千只。當(dāng)前國內(nèi)外主流機型選用的繼電器以LEACH型平衡力式繼電器為主，排除在設(shè)計、制造等不合理因素之外，平衡力式繼電器性能的好壞直接影響到航空設(shè)備能否正常工作。為了保證飛機的正常和安全飛行，開展對平衡力式繼電器的可靠性相關(guān)研究勢在必行。長期以來，國內(nèi)外研究學(xué)者針對航天、航空繼電器性能可靠性展開了大量的試驗研究，從不同的物理或者化學(xué)理論角度對試驗結(jié)果給予解釋。但大多數(shù)基于繼電器在失效或者指定動作次數(shù)之后進行的“事后分析”方法，并不能在產(chǎn)品失效前提前預(yù)防。

本文以平衡力式繼電器為研究對象，詳細分析其結(jié)構(gòu)和工作原理，以繼電器疲勞模式和機理為出發(fā)點，分析平衡力式繼電器的關(guān)鍵性能參數(shù)，為其疲勞狀態(tài)和剩余壽命的判斷提供一定具有參考價值和判別依據(jù)。在繼電器發(fā)生故障之前做到提前預(yù)防，降低失效概率，減少航空器錯誤維修幾率，并進一步降低維護維修成本，從而保障航空器安全運行。

1 平衡力式繼電器結(jié)構(gòu)和工作原理

平衡力式繼電器作為一種典型自動控制電器具有記憶功能、耗電少、線圈溫升低、動作快、環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空、航天等工作環(huán)境惡劣的電子設(shè)備中。該繼電器機械結(jié)構(gòu)采用永磁體的吸力取代傳統(tǒng)繼電器恢復(fù)彈簧的彈力，具有吸力強、重量輕、耗能少等特點。平衡力式繼電器在吸合和釋放時所受的吸力和反力基本相等，也就是說，繼電器在吸合過程中有通電線圈產(chǎn)生的吸力與在釋放過程中由永磁體產(chǎn)生的反力二者大小接近，把“大小相近的力”稱為平衡力[1]。如圖1所示。

由圖1可知，平衡力式繼電器的電磁系統(tǒng)主要由磁極A、磁極B、后磁極C、線圈、鐵芯、銜鐵、加在磁極A，B之間的永磁體NS及動觸點簧片等部件組成，其中永磁體產(chǎn)生的磁力等同于其他電磁繼電器的反力彈簧所產(chǎn)生的反力，圖1所示位置為平衡力式繼電器線圈失電狀態(tài)下，銜鐵受永磁體的電磁力而處于釋放時的位置圖。