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热管散热器穿片机自动定位系统

晨怡热管 2011-8-18 10:36:45
摘要:热管散热器利用热传导原理与致冷介质的快速热传递性质,透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外,目前被广泛应用在宇航、冶金、煤矿等行业。针对目前散热片穿制定位依靠定位垫片的情况,研制一种利用电磁铁和曲柄滑块机构的装置来实现散热片间距的自动定位,以进步散热片穿制的工作效率和安全系数。
关键词:热管 穿片机 电磁铁 曲柄滑块 定位系统

1、引言

热管的基本工作原理如图1所示,典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成,将管内抽成 1.3×(10 -1 ~10 -4 )Pa 的负压后充以适量的工作液体,使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中布满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(加热段),另一端为冷凝段(冷却段),根据应用需要在两段中间可布置尽热段。当热管的一端受热时毛细芯中的液体蒸发汽化,蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝聚成液体,液体沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不已,热量由热管的一端传至另一端。

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图1 热管基本工作原理

散热片的作用是为了增大热管的传热面积,使热量有效地传递到空气中往,目前使用的散热片的材质是铝合金,厚度为1㎜,散热片间距有4㎜、8㎜、12㎜、16㎜,为了保证片间距,目前使用定位垫片来限制穿片机的穿片的位置,但这种方法效率底,费时费力,操纵职员易把垫片数目放错或者位置放错。针对这种情况,研究设计了一种以电磁铁为动力源的曲柄滑块机构,利用棘轮的间歇式运动来调节穿片机下板上升的间隔。

2、穿片机自动定位系统的结构特点

如图2所示,当电磁铁通电后,产生磁力吸引小轴,使小轴上下运动,小轴带动传动轴通过曲柄滑块机构使棘爪产生往复运动,棘爪带动棘轮和齿轮转动,最后齿轮使齿条运动,齿条两侧带有4㎜和8㎜间距的凹槽,定位套中含有弹簧和φ6的钢球,齿条每行进4㎜,就可以通过凹槽来进行定位,当齿条触碰到安装在穿片机下板上的行程开关后,下板停止运动,这样就达到了散热片间距自动定位的目的。滑块与曲柄轴是螺纹连接,可以调节滑块在曲柄架中的位置,达到适合的行程。

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图2 CAD结构图
1.底板 2.小轴 3.传动轴 4.曲轴 5轴套二 6.轴套一 7.连板 8.连板轴 9.轴用挡圈10 10.轴用挡圈12 11.棘轮齿轮主轴 12.定位套 13.齿条导套 14.齿条压盖 15.齿轮 16.曲柄架 17.滑块 18.曲柄压盖一 19.曲柄压盖二 20.曲柄轴 21.支架 22.棘爪 23.导套螺母 24.导套 25.棘轮 26.齿条 27.衬板 28.电磁铁

3、曲柄滑块机构的设计

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图3 曲柄滑块棘轮机构

上图是行程可调的曲柄滑块棘轮机构,它的工作原理是:凸轮1绕定轴A转动,其上具有廓线槽a,摇杆2上的滚子在廓线槽中转动,带有螺母和摇杆2绕定轴线B转动。连杆3和滑块10及摇杆5组成转动副C和D,棘轮6在棘爪4的作用下周期性地转动,棘爪4可绕摇杆5上的D点转动。滑块10可借助于螺杆7沿螺杆轴线调整不同的位置。也就是能调整摇杆的长度BC,以改变摇杆5的摆角,即调节从动件棘轮6每次摆动的角度。

穿片机的定位机构根据此机构改制而成,将凸轮变为摇杆,由电磁铁带动小轴,小轴做上下往复运动,达到凸轮的作用。滑块17在曲柄架16的滑道中运行,曲柄轴20与滑块17螺纹连接,可以调整连板7的长度,使棘爪每次拨动棘轮转动的间隔不同。

棘轮机构的典型结构形式如图,该机构由摇杆1、棘爪2、棘轮3和止动爪4和机加组成。弹簧5用来使止动爪4和棘轮3保持接触。同样可在摇杆1与棘轮2之间设置弹簧,以保证棘爪2和棘轮3的接触。棘轮3固装在机构的传动轴上,而摇杆1空套在传动轴上。当摇杆1逆时针摆动时,棘爪2便插进棘轮3的齿间,推动棘轮3转过某一角度。当摇杆1顺时针摆动时,止动爪4阻止棘轮3顺时针转动,同时棘轮2在棘轮3的齿背上滑过,故棘轮3静止不动。这样,当摇杆1连续往复摆动时,棘轮3便得到单向的间歇运动。棘轮机构的结构简单、制造方便、运动可靠;此外,棘轮轴的动程可以在较大范围内调节,这些都是它的优点。

4、单轴移动联锁装置的设计

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图4 弹簧定位装置

图4中齿条3与钢球1、2互相联锁,当需要散热片间距为4mm时,使用钢球1,当需要散热片间距为8mm时,使用钢球2。齿条上下移动时,钢球被推进凹槽中,齿条3被卡住不动。图中的钢球1、2在弹簧的作用下,嵌进齿条3的凹槽内,起到轴向定位的作用。

5、利用solidworks建模

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图5 立体结构图

利用solidworks软件对整个机构建模,模拟实际的运动状态,检验能否实现要求的动作,对分歧乎要求的零部件进行调整尺寸。

参考文献:
[1] 庄骏,张红.热管技术及其工程应用,化工产业出版社,2000.
[2] 刘鉴民.传热传质原理及其在电力科技中的应用分析.中国电力出版社,2006.
[3] 卢波,黄兴涛.机械制造技术基础,中国科学技术出版社,2006.
[4] 邹慧君,机械原理课程设计手册,高等教育出版社,1998.

Abstrat: Heat pipe radiator take the advantage of heat conduction theory and fast heat transfer nature of refrigeration medium, it conduct the heat to the outside through the heat pipe. At present, heat pipe has been used in professions and so on astronavigation, metallurgy, coal mine. Puts on the system localization dependence locating shim in view of the present radiator fin the situation, develops one kind realizes the radiator fin spacing automatic positioning using the electro-magnet and the crank block organization installment, enhances the radiator fin to put on the system the working efficiency and the safety coefficient.
Key words :heat pipe Puts on piece machine Electro-magnet Crank block Positioning system(end)
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