3.3 Нагрев контактных соединений

3.3.1 Нагрев контактных соединений при номинальном токе

Сопротивление контактных соединений складывается из переходного сопротивления в месте соприкосновения рабочих поверхностей соединяемых деталей и сопротивления двух соединяемых деталей на длине , , рис. 3.1:

. (3.11)

Переходное сопротивление контактного соединения определяется по выше приведенным формулам. Сопротивление может быть определено по формуле:

, (3.12)

где и  ‑ сопротивление каждой соединяемой детали на участке 1-2, рис. 3.1; и  ‑ удельные сопротивления металлов соединяемых деталей, Омּм;  ‑ ширина соединяемых деталей, м; и  ‑ толщина соединяемых деталей, м;  ‑ коэффициент искривления линий тока, который зависит от отношения длины соединения к большей толщине соединяемых деталей ( или ) и приведен в таблице 3.1:

Таблица 3.1

Коэффициент искривления линий тока

	2,00	3,00	4,00	5,00	6,00	7,00	8,00	9,00	10,00
	2,00	1,70	1,60	1,40	1,30	1,20	1,10	1,05	1,00

Оптимальная длина l соединения находится в пределах 57 кратной толщины более толстой детали.

ГОСТ 10434-82 устанавливает величину электрического сопротивления для разъемных контактных соединений. Отношение начального электрического сопротивления к электрическому сопротивлению участка соединяемых деталей, длина которого равна длине контактного соединения, не должно быть больше единицы для соединений класса 1, двух для соединений класса 2 и шести для соединений класса 3.

В соединениях деталей из металлов с различным удельным электрическим сопротивлением сравнение производится с сопротивлением той детали, которая имеет большее сопротивление [6].

Контактное нажатие, необходимое для выполнения вышеуказанного требования, будет:

, (3.13)

где S_m - средний шаг неровностей профиля, м.

Температура контактного соединения в зоне контактирования двух деталей выше, чем на соседних с ней участках соединяемых деталей. Она составляет:

, (3.14)

где  ‑ температура соединяемых деталей в удалении от зоны контактирования, К.

Температура контактного соединения (с учетом превышения температуры зоны контактирования над средней температурой контактного соединения), определяется по выражению:

, (3.15)

где:  ‑ температура окружающей среды, ^оС;  ‑ превышение температуры соединяемых деталей, образующих контактное соединение, над температурой окружающей среды, ^оС;  ‑ превышение температуры зоны контактирования над температурой соединяемых деталей, ^оС;  ‑ превышение температуры эффективной площади контактирования над температурой условной площади контактирования, ^оС;  ‑ среднее удельное сопротивление металла обеих соединяемых деталей, Омּм;  ‑ средняя теплопроводность соединяемых деталей, Вт/мּК;  ‑ суммарный коэффициент теплообмена с поверхности контактного соединения, Вт/м²ּК;  ‑ коэффициент теплообмена с поверхности соединяемой детали, имеющей большее значение, Вт/м²ּК;  ‑ площадь боковой поверхности контактного соединения, м²;  ‑ площадь боковой поверхности соединяемой детали, имеющей большее значение, м²;  ‑ площадь поперечного сечения соединяемой детали, имеющей большее значение, м².

Для того чтобы температура контактного соединения не превышала температуру соединяемых деталей, длина их взаимного перекрытия, рис. 3.1, должна быть:

. (3.16)

Формула (3.16) справедлива для соединяемых деталей из одного металла с одинаковой шириной и толщиной.

Если контактное соединение образовано токоведущими элементами из различных металлов и различной толщины, то в формуле (3.16) под удельным сопротивлением понимается среднее удельное сопротивление металлов, а толщина .

Если контакт образован торцами двух длинных стержней одинаковой длины и поперечного сечения, отдающих теплоту боковой поверхностью, температура торца определяется по формуле (3.15), если в ней считать, что l = 1 [6].