Hvordan beregne Kontakt Resistance mellom to fastklemt Blocks

Fysikere har etablert de termodynamiske lover; mekaniske ingeniører vet hvordan å designe og analysere strukturer; termiske ingeniører kan forutsi maksimale driftstemperaturer med imponerende nøyaktighet. Men selv da er forstått, for all suksess, er det noen reelle problemer som er svært vanskelig å løse. Beregning av grensesnittet motstanden mellom to klemte blokker er en av disse problemene. Likevel er et teoretisk rammeverk tilgjengelig, en som kulminerer i en formel for å beregne kontakt motstand.

Bruksanvisning

1 Beregn den harmoniske middelvarmeledningsevne. Du må vite varmeledningsevne av hver av de to materialene, men du kan finne denne informasjonen fra referansemateriale. Merke dem k1 og k2. Den harmoniske middelvarmeledningsevne er gitt ved
km = k1 x k2 / (k1 + k2).

2 Ved hjelp av en flate profiler, bestemme asperity profil for hver overflate. "Asperity" er bare et fancy navn for en liten pinhole. Hver overflaten har noen små hull i det, og du trenger å gjøre noen målinger om hvor dyp og hvor bratt det ujevnheter er. Dybden er satt inn i et måle kalt overflateruhet, mens steilheten kalles asperity skråningen. Profil du bruker vil være i stand til å gjøre disse beregningene automatisk.

3 Beregn middelverdien asperity skråningen og effektiv overflateruhet. Den midlere asperity skråning er gitt ved kvadratroten av summen av kvadratene av de enkelte ujevnheter, og den effektive overflateruhet er gitt ved kvadratroten av summen av kvadratene av de enkelte overflateujevnheter. Matematisk disse ligningene er:
mener asperity = sqrt (asperity1 ^ 2 + asperity2 ^ 2);
effektiv ruhet = sqrt (roughness1 ^ 2 + roughness2 ^ 2).

4 Finn mikrohårdhet av hver av de to flater. Du kan enten finne denne informasjonen i referansemateriale, eller gjøre en mikrohårdhet måling, følge instruksjonene for mikrohårdhet verktøyet.

5 Sett fjærene mellom klemmene og den ene siden av blokkene. Måle forskjellen mellom startlengde og sammenpresset lengde av fjærene. Beregn kontakttrykket mellom de to blokker. Den kraft som er lik det antall fjærer ganger lengden endring av fjærene, ganger fjærkonstant:
kraft = antall x endring i lengde x våren konstant; og kraften dividert med kontaktarealet er kontakttrykket.

6 Beregn kontaktmotstanden. Kontakten konduktans er gitt ved
ledningsevne = 1.25 x km x (gjennomsnittlig asperity / effektiv ruhet) x (kontakttrykk / microhardness). Det er konduktans per område, så multipliserer det med kontaktområdet for å få ledningsevne. Kontaktmotstanden er 1 / kontaktledningsevnen.

Hint

• I praksis folk nesten aldri måle gjennomsnitts asperity, råhet og microhardness, de bare sette blokkene sammen og måle motstand. Man kan da doble mengden av kraft og måle endringen i motstand. Du kan deretter koble disse tallene inn i ligningen og forutsi hva motstanden blir for noen kontakt trykk.
• Så komplisert som denne prosedyren er, det er ikke hele historien: det tar ikke hensyn til den termiske bidrag luften som fyller gapet. Det er vanligvis bare et lite bidrag til ledningsevnen, så kan neglisjeres.
• Dette er beregningen for termisk motstand. Beregningen av elektrisk motstand følger en lignende prosess.
• Ofte er dette trinnet brukes bare for å sette opp en halmstrå argument, slik at det kan vises at motstanden blir lavere når en ledende materiale er lagt mellom de to blokker. Faktisk er det svært sjelden at kritiske virkelige situasjoner til å stole utelukkende på kontakttrykk for å gi en lav motstand tilkobling, og selv ikke-kritiske applikasjoner, for eksempel bilens batteri tilkobling, vil fungere bedre med en ledende lim for å gjøre en god forbindelse .