Токосъемное устройство

(19) СОР РЫТ йГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ЕТ СОТН ИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 3273669/24-07(56 1. Авторское свидетельство, СССР, В 660132, кл. Н 01 В 39/28, 1979,2. Авторское свидетельство СССР . В 509925, кл, Н 01 К 39/28, )976. (54)(57) 1 е ТОКОСЬЕИНОЕ УСТРОЙСТВО содержащее концентрично расположенные неподвижное и вращающееся токо- проводящие кольца, между которыми установлен упругий токопроводящий элемент и .которые помещены на элек трически изолированных корпусах, о т .л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и качест-ва передачи электрических сигналов, снижения стоимости изготовления, улучшения показателей ремонтопригодности, упругий токопроводящий элемент выполнен в виде замкнутой цилиндрической пружины, установленной в желобах, которые выполнены на контактных поверхностях колец, при этом радиус сопряжения желобов выбран меньше радиуса навивки цилиндрической пружины, а угол раствора желобов выбран в пределах 30-120,амежду контактными кольцами каналов установлены разделительные изоляционные шайбы,2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что контактные кольца и шайбы выполнены разъемньаеи ф по диаметральным сечениям.Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам,осуществляющим электрическую связьмежду перемещающимися (в данном случае, вращающимися)отнооительно другдруга частями машин приборов, технологических агрегатов, т.е, токосъемникам, а используемый в устройствепринциптокопередачи может быть ис"пользован как для прямолинейного,так и плоского криволинейного воз-., вратно-поступательного движений.Известны токосъемные устройства,содержащие подвижное кольцо, которое обеспечивает электрический контакт с неподвижным бандажом с помощью трех токопроводящих колец, насаженных на упругие деформируемые(например, резиновые) ступицы. Относительное расположение колец определяется наличием сепаратора 20(угол 120.),. что позволяет удерживать бандаж в положении, концентричном кольцу. При относительном вращении кольцо усилием контактного трения качения сообщает кольцам планетарное движение, при котором они,перекатываясь по внутренней поверхности бандажа, осуществляют электрическую связь в устройстве Г 1 3,Наличие в данных устройствах ограниченного количества (только двухточек в каждом упругом элементе) кон-,тактных токопередающих сопряжений непозволяет получить надежное усреднение переходного сопротивления и приводит к улучшению качества передаваемого сигнала из-за повышения уровня позиционной флуктуации переходного сопротивления.Значительная флуктуация (неравно.мерность) переходного сопротивлениявызывается циклическими изменениямиконтактного давления в точках токопередачи, обусловленными ограниченнойподатливостью упругих элементов и 45биением контактных поверхностей, образующих пространство, в котором перемещаются упругие элементы. Крометого, для этих устройств характерныприсутствие в зоне Работы упругихэлементов продуктов износа трущихсячастей конструкции сепараторного устройства, отсутствие иэ-за замкнутых(кольцевых) конфигураций контактныхколец и сепараторов воэможности выполнения ревизии, ремонта и восстановления устройства на валах, не имеющих свободного доступа с торца, отсутствие воэмбжности выборочной замены упругих контактных элементов вмногоканальном исполнении данных 60устройств,наличие дополнительноговредного трения" ,вызванного осевымиусилиями, удерживающими сепараториый узел в заданном осевом положении,необходимость свободной плаваю щей установки бандажа с дополнительным введением в электрическую цепь гибкого проводного звена, значительная технологическая сложность изготовления деталей и сборки уст-. ройств, обусловленная большим количеством и требованиями точности вхо дящих деталей,При этом не исключено (из-за наличия сепаратора) относительное роскальэывание токопередающих поверхнрстей, вызванное погрешностью изго-.товления контактных упругих элементов, помещенных в одном канале.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является токо"съемное. устройство, содержащее концентрично расположенные неподвижноеи вращающиеся токопроводящие. кольца,между которыми установлен упругийтокопровоцящий элемент (.2 3.Однако для известного .устройствахарактерна недостаточная надежность.Цель изобретения - повышение надежности и качества передачи .электрических сигналов, снижение.стоимости изготовления и улучшение показателей ремонтопригодности и снижениемомента вращения.,Поставленная цель достигается тем,что упругий токопроводящйй элементвыполнен в виде замкнутой цилиндрической пружины, установленной в"же-жлобах, которые выполнены на контактных поверхностях колец, при этом радиус сопряжения створок желобов выбран меньше радиуса навивки цилиндрической пружины, а угол раствора желобов выбран в пределах.от 30-120 О, амежду контактными кольцами каналовустановлены разделительные изоляционные шайбы,Кроме того, контактные кольца и шайбы выполнены разъемными по диаметральным сечениям.На Фиг, 1 изображено токосъемное контактное устройство, разрез; на Фиг. 2 - разрез А-А на Фиг, 1; на фиг. 3 - профиль контактной поверхности контактного кольца.Устройство (Фиг. 1) состоит иэ подвижного, вращающегося корпуса 1,на наружную изолированную поверхность которого жестко через разделительные изоляционные шайбы. 2 установлен набор контактных колец 3 снаружным расположением желобов.Концентрично корпусу 1 размещеннеподвижный корпус 4, во внутреннююизолированную цилиндрическую полость которого через разделительные иэоляционные шайбы 5 жестко.установлен набор контактных колец б так,. что оси желобов колец .3 и 6 оказываются . размещенными в параллельных плоскостях, перпендикулярных оси вращенияВ образованном конструктивным вы-, нию кольца 3 относительно кольца б. бором диаметром колец 3 и б и ограни-. Находящийся в пространстве между ниченном в осевом направлении изоляцион" ми упругий сдеформированный токопроными шайбами 2.и 5 пространстве: поме- водящий элемент 7 в ходе такого двищены упругие контактные элементы 7., жения осуществляет перекрывание позаполняя по дуге с-(фиг. 2) желобаконтактным поверхностям колец 3 и б5.пары колец, лежащих в одной общей без скольжения, сохраняя при этом плоскости (канале токопередачи).угол охвата о( неизменнйм по величине.Для обеспечения возможности сбор- При этом осуществляется передача ки устройства на бесконечных ва- электрического сигнала, поскольку лах, а также контроля и замены в . 10 одновременнб на дуге элемент 7 по- упругих контактных элементах корпу- стоянно в ходе своегодвижения остаса 4 выполнены состоящими из двух. ется в многоточечном (число .витков половин сопрягающихся соответствен-, пружины, укладывающееся в сектор, но пб .плоскости Р., И, Профиль же- л определяемый. углом а контакте с лобов (фиг, 3) колец 3 и б выполнен 15 токопроводящими кольцами 3 и 6. по параметрами Й так, .что приИспользование изобретения по сравфиксированном значении удельного . нению с известным значительно повыусилия 5 элемента 7 на контактные . шает надежность передачи электричес-кольца обеспечивается необходимое .". кого сигнала:из-за резкого увеличедля уверенной токопередачи контактноео ния показателя усреднения переходдавление М. ного сопротивления, на порядок сниРассмотрим работу предлагаемого . жает требования по точности относи- устройства на одной из возможных . тельного расположения рабочих поверх- модификаций его,исполнения (для слу- ностей токоподводящих колец, дает. чая вращательного движения). 25 возможнбсть ревйзии, заменй упругихЭлектрический сигнал подводится токопередающих элементов выборочно к контактному кольцу б, расположен-. в любом произвольно взятом канале ному иа электрически изолированном устройства и установки устройства Корпусе 1, который в свою очередь на срединных участках валов без раэжестко закреплен на неподвижной час З 0 борки их подшипниковых узлов и ната.машины. Передача. электрического , . Рущения КииеМатиЧеокИХ Сзяэей ОСНасигнала между кольцами 3 и 6 осущест-.щаемой данныМ Устройством машины. вляетсячерез податливый упругий то":При этом, существенно снижается копроводящий элемент 7, расположенный трудоемкость изготовления и габав пространстве между этими кольцами, Риты устройства, так как исключенсепараторный .узел и сокращено колиЭлемент 7, представляющий собой, . чество упругих токопередающих элеб скоиечную (замкнутую в кольцо); на- ментов (один в каждом канале. вместоет- пример цилиндрическую плотно навитую трех, используемых в известных ус -внатяг пружину (наружный диаметр пру", ройствах), увеличивается ресурс ра- жини 2 - 10 мм) из проволоки напри; 40 боты устройства за счет резкого увемер круглого сечения с низким удель- личения количества контактных токо 1иым электрическим сопротивлением: . проводящих площадок в каждом каналеи высоким пределом упругости (напри- и снижения необходимого для уверенмер нормализованная бронза Бр.Б).: ной передачи сигнала удельного конКонструктивно элемент 7 выполнен слетактногодавления существенно упродующим образом: навивка, замок, тер- щается конструкция устройства.из-замообработка, покрытие. . отсутствия необходимости делать не 1Одын из возможных технологичес- . подвижное токоприемное кольцо плаких процессов изготовления упругих вающим, увеличивается ресурс ра-.токопередающих элементов состоит 9 50 боты, так как необходимый уровеньследующем; навивка внатяг пружинной контактного давления,в устройстве заготовки с характеристикой растяже- ,может быть оптимизирован посредствомия сР:С(Р-Р ) где Р - начальнйй :соответствующего выбора конструктив-натяг навивки; Р - растягивающая на- ных параметров желобов контактных когрузка, с - жеа с - жесткость пружины раз 5 лец беэ Увличени упругих напряжений55дедка торцов. пружины по замок; сбор- кручения в проволоке токопроводящегока замка и его очистка, термообработ- упругого элемента. Эти преимущества ка (нормализация, старение), гальва- предлагаемого изобретения обусловиическая обработка (пассивная, СеРеб- лены, в части увеличения коммутаци"онной надежности, высокой степеньюМежканальную гуоляцию колей 3 й 6 ф усреднения переходного сопротивления,Снижение требований по точностивзаимного расположения контактныхи 5П и работе устройства вращение колец достигается выбором значен ий .о уса 1 относительно корпуса 4, /д/, /Ь/ и /И/ (фиг. 1) . Образующие" соответственно, приводит к перемеще-,.65 ся.при таком выборе осевые ( -д)1053199 рректор Л. Патай Р гоставитель В. Черноваехред И, Асталош едакт к 2 Подписинного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/ иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная радиальные (й) зазоры делают конструкцию малокритичной к осевому нерегулн-. руемому смещению, радиальным биениям, относительному зксцентриситету колец 3 и б, а также отклонению от ркруглости их, контактнйх поверхностейТребование встраиваемости устрой-, ства в машины и механизмы беэ их разборки, а также выборочная ревизия и замена упругих контактных злемен О тов обеспечивается тем, что корпуса 1 и корпуса 4 с закрепленными на них кольцами 3 и 6 выполнены разъемными по диаметральным сечениям Я и Р. 8891/5 Тираж 590 ВНИИПИ Государств ио делам изобре 113035, Москва, ЖОбразуемые в этих сечениях разрывы д"и Р контактных поверхностей с избытком перекрываются углом охвата /с/ упругого токопередающего элемента. форма поперечного сечения контактных колец в предлагаемом решении позволяет выбором значений параметров, у и Р (фиг. 3) обеспечивать необ ходимую величину контактного давления И при неизменной изгибной жесткости, определяющей усилие прижима упругого токопередающего элемента к контактному кольцу.