Modeling of time dependent thermal process in sliding electrical microcontact

Alexander Ilyin, Igor Plokhov, Igor Savraev, Oksana Kozyreva

Abstract


Temperature has great influence on mechanical, electrical and chemical processes that occur in transition layer of sliding contact. The aim of the research is creating a three-dimensional finite-element model for calculating time dependent thermal process in sliding electrical microcontact.

The article starts with the description of the contact element representing a discrete microcontact and physics in it.  Then the authors suggest use modern simulation software COMSOL Multyphisics for modeling.

The developed 3D-model uses modules of electric currents, heat transfer in solids, and electromagnetic heat source for computing. For each module the assumptions, the initial and boundary conditions are made.

The outcomes of modeling are the transient processes of average overheat in the elements of contact-details surface layers. The transient processes depend on geometric size of the microcontact (size of contact element, height of surface elements, thickness of oxide films, and overlap), contact-details physical properties (density, electrical conductance, thermal conductivity, and heat capacity), external influences (electrical current and friction heat), and temperatures of the neighbor elements.

The results of the research will be used in the numerical simulation model of sliding electrical contact. 


Keywords


sliding electrical contact; simulation model; time dependent thermal process

Full Text:

PDF

References


Плохов И. В. Комплексная диагностика и прогнозирование технического состояния узлов скользящего токосъёма турбогенераторов. Диссертация доктора технических наук. СПб: СПбГПУ, 2001.

Ilyin A., Plokhov I., Isakov A., The simulation model of a sliding contact. ENVIRONMENT. TECHNOLOGY. RESOURCES: Proceedings of the 9th International Scientific and Practical Conference June 20–22, 2013. Volume II. Rezekne, Latvia, 2013, pp. 111–115.

Хольм Р. Электрические контакты. – М.: Иностранная литература, 1961.

Greenwood J.A. Constriction resistance and the real area of contact. – British Journal of appl. Physics. 1966. V.17. P.1621–1631

Milenko Braunovic, Nikolai K. Myshkin, Valery V. Konchits. Electrical Con-tacts: Fundamentals, Applications and Technology. – CRC Press, 2010. – 672 p.

Кончиц В. В., Мешков В. В., Мышкин В. В. Триботехника электрических контактов. Минск: Наука и техника. 1986.

Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учебник для технических вузов. 2-е изд. переработ. и доп. / А. В. Чичинадзе, Э. Д. Браун, Н. А. Буше и др.; Под общ. ред. А. В. Чичинадзе. – М.: Машиностроение, 2001. – 664 с.

Федер Е. Фракталы: Пер. с англ. – М.: Мир, 1991. – 254 с.

Горохов Д. Б. Контактное взаимодействие фрактальных шероховатых поверхностей деталей машин: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Братск, 2005.

Математическое моделирование шероховатых поверхностей / Войнов К. Н., Ходаковский В. А., Шварц М.А. // Трение, износ, смазка. – 2009. – №41.

Омельченко В. Т. Теория процессов на контактах. – Харьков: Вища школа. Изд-во при Харьк. ун-те, 1979. – 128 с.

Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи / Пер. с англ. М.: Мир. 1983.

Gomez M.F. Characterisation and modelling of brush contacts. – Humburg, 2005.

Моделирование процессов электрофрикционного взаимодействия в узлах скользящего токосъема / Ильин А. В., Плохов И. В., Козырева О. И. // Научно-технический вестник Поволжья. – Казань: Научно-технический вестник Повол-жья, 2013. – №4. – С. 166–173. ISSN 2079-5920

Моделирование микрорельефа поверхностей контактирующих деталей / Ильин А. В., Плохов И. В., Козырева О. И. // Научно-технический вестник По-волжья. – Казань: Научно-технический вестник Поволжья, 2013. – №5. – С. 180–183. ISSN 2079-5920

COMSOL Multiphysics Reference Manual, Version 4.4, November 2013




DOI: http://dx.doi.org/10.17770/etr2015vol3.194

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


SCImago Journal & Country Rank