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        汽車電源電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)的設(shè)計與制作

        2018-11-01 01:17:20
        汽車電器 2018年10期

        武 忠

        (長春市機(jī)械工業(yè)學(xué)校,吉林 長春 130011)

        本人設(shè)計的汽車電源電壓轉(zhuǎn)換開關(guān),是為了解決改裝車輛起動機(jī)與車身電器電壓不一致的矛盾,其工作原理論文在《汽車電器》雜志2018年第8期上已發(fā)表,本人以此工作原理制作的汽車電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)在車上應(yīng)用從未出現(xiàn)過故障,非常安全可靠?,F(xiàn)將改進(jìn)后的汽車電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)的制作方法獻(xiàn)給各位讀者,希望能對愛好汽車電器的朋友有所啟發(fā)和幫助。

        汽車電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)由兩大部分組成:一部分為購置的成品12 V起動機(jī)電磁開關(guān),其上的主觸點用于起動時兩蓄電池串聯(lián)控制,該主觸點較粗正好滿足起動時大電流的需要;另一部分為自制控制開關(guān),其上共有3對觸點,其中兩對用于常態(tài)下蓄電池的并聯(lián)控制,另一對則用于起動時對起動機(jī)的控制。4對觸點皆由電磁開關(guān)活動鐵芯的動作同時控制。自制部分的3對觸點工作時流經(jīng)的電流相對較小,因此觸點可做得小些,這樣制作起來相對容易,成本也很低。具體過程如下。

        1 主要應(yīng)用的工具

        鉸磨機(jī),電鉆,壁紙刀,沖子,小錘,螺絲旋具,小扳手,電焊機(jī),電烙鐵,鋼鋸,卡尺,萬用表等。

        2 材料

        1.5 ~2 mm厚的銅板,1 mm厚的電木絕緣板,5 mm內(nèi)徑、1~2 mm壁厚的塑料短管 (電木絕緣板、塑料管可用其它絕緣類材料代替)及孔鉚釘?shù)取?.5~0.8 mm厚鐵板,直徑4 mm鐵桿,彈簧,擋圈。4 mm銅螺桿及相配的銅螺母。

        3 汽車電源電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)的制作過程

        3.1 電磁開關(guān)的選用

        選用合適的開關(guān)會使實際制作工作便利,本人選用的是解放牌貨車的電磁開關(guān),特點是:①電磁開關(guān)的安裝螺孔在電磁開關(guān)的外側(cè),這樣使自制部分的開關(guān)殼體的安裝孔也能做在殼外,使自制部分加工、安裝工作更容易;②該開關(guān)活動鐵芯行程較長,使自制部分的觸點布置更方便。開關(guān)的實物類型如圖1所示。

        3.2 電磁開關(guān)的改造

        購得的電磁開關(guān)不能直接使用,要進(jìn)行簡單的改造。

        1)電路改造 從起動機(jī)的工作原理 (圖2)可知,電磁開關(guān)內(nèi)有2個線圈:一個為保位線圈,接在起動機(jī)電磁開關(guān)的控制端與搭鐵之間;另一個為吸拉線圈,接在起動機(jī)電磁開關(guān)的控制端與起動機(jī)的一個主觸點之間,該主觸點與起動機(jī)內(nèi)部電機(jī)相連。首先要把吸拉線圈與主觸點的接頭斷開,在其斷開的吸拉線圈接頭焊一段導(dǎo)線接到電磁開關(guān)安裝螺絲 (搭鐵)上,使后續(xù)的電路連接不易出差錯,同時工作可靠性得以提高。如果不改動該接頭,則要求電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)工作時串并聯(lián)的轉(zhuǎn)換時刻非常準(zhǔn)確,否則開關(guān)可能無法工作,給開關(guān)的制作造成極大困難。

        圖2 起動機(jī)工作原理圖

        2)機(jī)械改造 將電磁開關(guān)拉桿的連接機(jī)構(gòu)拆掉 (如果有),從活動鐵芯旋下拉桿,截去拉桿連接端的非圓柱部分。留下拉桿帶有螺紋的圓柱部分以備后續(xù)制作用。

        3.3 自制開關(guān)部分的制作

        3.3.1 接觸盤接桿總成的制作

        其總成如圖3所示。接觸盤處于微向左壓縮位置,為總裝圖中的并聯(lián)接通位置。

        圖3 接觸盤接桿總成

        3.3.1.1 接觸盤總成的制作

        接觸盤由銅盤、膠木板、隔套及鉚釘組成,如圖4所示。各部件形狀及尺寸如圖5、圖6所示。

        圖4 接觸盤總成

        圖5 銅盤

        圖6 絕緣膠木墊

        1)銅盤加工:先在銅板上用鐵針畫好尺寸,用電鉆鉆出中心孔,用鉸磨機(jī)沿銅板外圓尺寸切成多邊形,再磨去角銅盤即做成。

        2)絕緣膠木墊制作:用鉛筆在膠木板上畫好尺寸,用電鉆鉆出中心孔,用鋼鋸沿外圓尺寸切掉余料,用壁紙刀修去多余棱角。

        3)隔套制作:可用與銅盤等厚的塑料板制作,塑料件有韌性,制作小件容易些。也可用內(nèi)徑符合要求的絕緣膠木墊粘接一起使厚度為銅盤厚,用粗砂紙將外圈打磨至規(guī)定尺寸。

        4)孔鉚釘:可根據(jù)拉桿直徑選購。

        5)組裝:用小錘和沖子將各部件按順序用孔鉚釘鉚接一起,就制成了接觸盤。

        可用廢棄的電磁開關(guān)內(nèi)的接觸盤,用砂紙打磨掉接觸盤上的燒燭部分并把接觸面磨平即可便用,從而免除制作接觸盤的麻煩。

        3.3.1.2 接觸盤接桿總成的裝配

        按接觸盤孔內(nèi)徑選取一鐵桿 (桿徑4 mm),將鐵桿插入接觸盤的孔內(nèi)軸向運(yùn)動,應(yīng)自如且又不松曠。將其一端與前述改造中截得電磁開關(guān)拉桿焊接在一起,使帶有螺紋部分朝外,兩桿應(yīng)盡可能保證同心,磨平焊接處,將該桿帶有螺紋一側(cè)旋入活動鐵芯,距鐵芯端面約76 mm截取拉桿的長度,按尺寸裝好后將彈簧擋圈焊在接桿上,如圖7所示。注意:截取合適的彈簧長度,焊前調(diào)整彈簧預(yù)緊度時應(yīng)使前接觸盤從中間位置向兩側(cè)可移動的距離宜約為2 mm。

        圖7 接觸盤接桿總成的裝配

        如果能找到一個帶有螺紋長度合適的長螺栓,其螺紋部分正好能旋入活動鐵芯,螺桿直徑與舊接觸盤的孔徑相配,制作會非常容易。

        3.3.2 外殼的制作

        選取0.5~0.8 mm厚的鐵板,外殼可分兩部分完成,前端蓋尺寸如圖8所示,中部和后部尺寸如圖9所示。用鐵針畫好尺寸,用鉸磨機(jī)切割好后,用鐵錘和砧子敲打成如圖10所示的形狀及尺寸并焊接成型;前端蓋直徑40 mm孔,如不好加工可切成外切圓的正方形。用電鉆加工后蓋調(diào)節(jié)螺絲孔、前蓋的電磁開關(guān)安裝孔,三孔等高,在前蓋上平面鉆有安裝孔。將4 mm螺母焊在調(diào)整孔外側(cè),完成外殼制作。

        3.3.3 將電磁開關(guān)、接觸盤總成和外殼組裝一起

        先將接觸盤拉桿總成裝于外殼內(nèi),然后將這部分裝于電磁開關(guān)上,即將拉桿旋緊在活動鐵芯上并用鎖緊螺母鎖緊,然后用螺絲將外殼固定在電磁開關(guān)的安裝孔上。在外殼的后部裝上調(diào)節(jié)螺絲及鎖緊螺母。3.3.4 檢查并調(diào)整開關(guān)的工作行程

        電磁開關(guān)不通電時,拉桿尾端頂在調(diào)節(jié)螺絲上;電磁開關(guān)通電后,拉桿尾端與調(diào)節(jié)螺絲間的最大距離,即為開關(guān)行程,轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺絲,使行程為10 mm。

        圖8 前端蓋尺寸

        圖9 中部和后部尺寸

        3.3.5 上蓋的制作

        選取厚6 mm塑料板,根據(jù)外殼上部開口的尺寸用鋼鋸裁切塑料板,如圖11所示。

        電極的位置確定:根據(jù)接觸盤軸向位置確定蓋板上各電極安裝孔的軸向位置,即在電磁開關(guān)不通電時,兩接觸盤右端面+0.5 mm的位置對應(yīng)的上蓋軸向位置,作為4個并聯(lián)電極的軸向中心位置;通電時前部接觸盤左端面-0.5 mm的位置對應(yīng)的上蓋軸向位置,作為控制電極的軸向中心位置;距中軸線兩端10 mm的位置為6個電極的橫向中心位置。在電極孔中心位置鉆直徑為4 mm孔 (這樣既使電極工作時有一定的結(jié)合力,又可保證控制電極與前部并聯(lián)電極有可靠的距離),具體尺寸如圖12所示。

        圖10 外殼形狀

        圖11 塑料板

        圖12 電極位置確定具體尺寸

        3.3.6 電極的制作安裝

        選直徑為5 mm銅螺桿,截取6根長為42 mm螺桿,并在距端面20 mm長的部分將螺桿的一側(cè)螺紋磨掉形成平面,如圖13所示,以便和接觸盤貼合。用銅螺絲將電極螺桿固定到上蓋上,使銅螺桿的下端距上蓋底面23 mm。

        3.3.7 上蓋總成安裝調(diào)試

        將裝有電極的上蓋安裝到外殼上,如圖14所示,該自制開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖15所示。將做好的自制部分安裝到前述改造好的電磁開關(guān)上,構(gòu)成了完整的汽車電源電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)。3.3.8 進(jìn)行性能測試

        用萬用表檢測,不通電時中部、后部兩電極分別導(dǎo)通;對電磁開關(guān)控制端通電時前部電極和電磁開關(guān)電極應(yīng)該導(dǎo)通。

        圖13 電極制作

        圖14 上蓋安裝到外殼

        圖15 自制開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

        4 電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)用

        電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)主要應(yīng)用于起動機(jī)和車身電器電壓不一致的車輛上,如汽車改裝中汽油機(jī)改換柴油機(jī)的車輛和農(nóng)機(jī)車輛,也可用于相似功能的串并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路中。

        電路連接方法請參看《汽車電器》2018年第8期P44的《汽車電源電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)的改進(jìn)》論文中的電路圖。

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