Датчик для измерения давления щетки на коллектор электрической машины

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ,;:",. 7К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 15,09.85. Бюл. ф 34 (72) О.Ф.Дубовик и А,И,Каргин (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения(54)(57) 1. ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ЦЕТКИ НА КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОИ МАШИНЫ, содержащий измерительный элемент, установленный между щеткой и нажимной пружиной в окне щеткодержателя, снабженный первичными преобразователями, образующими .электрический полумост с выводами для подключения кизмерительной аппаратуре, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения изготовления, повьппения чувствительности и точности измерений, в него дополнительно введены две дугообразные листовые пружины, измерительный элемент выполнен в виде упругой пластины, которая установлена между указанными пружинами, симметрично расположенными выпуклостью наружу относительно измерительного элемента и образующими замкнутую несущую нагрузку систему, при этом концы листовых пружин и измерительного элемента жестко соединены между собой и снабжены ограничителями перемещения, а пружины снабжены опорными накладками, которые расположены с выпуклых сторон пружин и имеют плоскости,которые параллеЛьны плоскости измерительного элемента, такой плоскостью одна из накладок опирается на щетку, а другая - на нажимную пружину.2, Датчик по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что упомянутые огра" ничители перемещения и опорные накладки выполнены из электроизоляционного материала,464 15 1 1179Изобретение относится к электротехнике и предназначено для измерения давления щеток на коллекторэлектрической машины,Известен датчик для измерения 5давления щетки на коллектор элект,рической машины, содержащий корпус,предназначенный для установки между щеткой и пружиной в окне щеткодержателя, имеющий заплечики, на1 Окоторые опирается измерительныйбрус, снабженный первичными преобра.зователями, образующими электрический полумост, и выводы для подключения к измерительной аппаратуре.Брус выполнен в виде балки равныхупругих сопротивлений, воспринимающей усилие пружины по центру приложения силы через нажимной палец,установленный в направляющих 11,Недостатком известного решенияявляется сложность конструкциидатчика, вызванная наличием нажимного пальца и направляющих длянего.25Наиболее близким к предлагаемомуявляется датчик для измерения давления щетки на коллектор электрической машины, содержащий измерительный элемент, устанавливаемый между ЗОщеткой и нажимной пружиной в окнещеткодержателя, снабженный первичными преобразователями, образующимиэлектрический полумост с выводамидля подключения к измерительной аппа-З 5ратуре. Измерительный элемент выполнен. в виде равнобедренной трехгранной призмы, опирающейся на заплечики корпуса 2.Недостатком датчика является сложОность изготовления за счет выполнения измерительного элемента в видеравнобедренной трехгранной призмы,опирающейся на заплечики корпуса,и воспринимающего усилие по центру 45приложения силы. Такая конструкцияпри значительных вибрациях и частотевращения электрической машины необеспечивает стабильную передачу усилия пружины щеткодержателя по центру 5 Оприложения силы, т.е, на ребро призмы, и у нее ограниченные возможностипо повышению. чувствительности к воспринимаемым нагрузкам, точности измерений из-за значительной толщины тела призмы и места для установкипреобразователей. Конструкция датчи"ка требует сборки измерительного элемента в корпусе с последующейизолировкой хВостовика пружины щеткодержателя и установки его на ребропризмы.Цель изобретения - упрощение изготовления, повышение чувствительности и точности измерений,Поставленная цель достигаетсятем, что в датчик для измерениядавления щетки на коллектор электрической машины, содержащий измерительный элемент 1 установленный междущеткой и нажимной пружиной в окне щеткодержателя, снабженный1первичными преобразователями, образующими электрический полумостс выводами для подключения к измерительной аппаратуре, дополнительновведены две дугообразные листовыепружины, измерительный элемент выполнен в виде упругой пластины, котораяустановлена между указанными пружинами, симметрично расположенными выпуклостью наружу относительно измерительного элемента и образующимизамкнутую несущую нагрузку систему,при этом концы листовых пружин и измерительного элемента жестко соединены между собой и снабжены ограничителями перемещения, а пружины снабжены опорными накладками, которыерасположены с выпуклых сторон пру-.жин и имеют плоскости, которые параллельны плоскости измерительногоэлемента, такой плоскостью одна изнакладок опирается на щетку, а другая - на нажимную пружину. Ограничители перемещения и опорные наладки выполнены из электро- изоляционного материала.На фиг, 1 представлен датчик в окне щеткодержателя, вертикальный разрез; на фиг 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - вид датчика в окне щеткодержателя сверху. Датчик для измерения давления щетки электрической машины на коллектор содержит замкнутую несущую систе, му, образованную двумя дугообразными листовыми пружинами 1, выпуклостью наружу и симметричными между собой относительно оси, проходящей через плоскость измерительного элемента 2, выполненного в виде пластин, снабженно. го первичными преобразователями 3, например тензорезисторами, выводы которых образуют электрический полу1179464 По сравнению с прототипом устрой-ство проще в изготовлении, в немотсутствуют подвижные части, датчикне боится ударов, так как измери тельный элемент защищен дугообразными пружинами, может устанавливатьсяна щетку любой из опорных плоскостей. мост для подключения к измерительной аппаратуре известным способом.Концы пружин 1 и элемента 2 жестко скреплены и снабжены ограничителя. ми 4 перемещения, предназначенными для ограничения поперечного перемещения несущей системы относительно оси датчика и визуальной центровки датчика в окне щеткодержателя, Пружины 1 снабжены опорными наклад- ,10 ками 5, которые расположены с выпуклых сторон пружин 1 и имеют опорные плоскости, которые параллельны плоскости измерительного элемента 2. Такой плоскостью одна из накладок 15 опирается на электрическую щетку 6, а другая - на нажимную пружину 7, установленную в окне щеткодержателя 8, Ограничители 4 и опорные накладки 5 выполнены из электроизоля ционного материала, например пресс- массы АГ, для исключения возможности попадания датчика под напряжение электрической машины. Кривизна сопрягаемых поверхностей накладки 5 может .быть несколько большей, чем пружины 1, на величину порядка 0,02 мм. Размеры датчика. выбираются несколько меньшими размеров окна щеткодержателя 8 с учетом удлинения 30 измерительного элемента 2 при распрямпении пружин 1, работающих под нагрузкой на распор, Выполнение измерительного элемента 2 в виде пластины, растягивающее усилие к которой приложено по концам, обеспечивает установку преобразователей 3 наобеих ее поверхностях, при этом один из преобразователей 3 (один из длинобазовых транзисторов) для 40 повышения точности измерения и надежности датчика может быть использован для контроля работоспособности тензорезисторов путем сравнения их показаний. Чувствительность 45 измерительного элемента в пределах упругих деформаций повышается с уменьшением толщины пластины.Устойчивость датчика на щетке .б оптимально обеспечивается при длине опорной плоскости накладки 5 не менее 1/3 площади щетки, а по ширине -4не менее ее 2/3. В датчике оптималь ны условия: модули упругости перво-. го рода для несущей системы Е и измерительного элемента Е относятся как Е8 Еэ, максимальное расстояние Ь между симметричными точками дугообразных пружин 1 и база (длина Й) измерительного элемента 2 должна относиться как Зь 4 Ь.Работает датчик следующим образомДугообразные пружины 1 несущейЭсистемы с жестко закрепленными конца. ми, воспринимая усилие нажимной пружины 7 щеткодержателя 8, испытывают упругие деформации сжатия и изгиба, распрямляясь, воздействуют суммарной составляющей на концы изме. рительного элемента 2, который размещен между ними. При соотношении модулей упругости пружин 1 и измерительного элемента 2:Е 1 8 Еэ, последний практически не является элементом конструкции несущей системы и непосредственно не участвует в распределении нагрузки, он испытывает усилие растяжения, которое несоизмеримо мало с нагрузкой, Усилие растяжения, действующее на измерительный элемент 2,воспринимается установленным на нем тензорезис тором и преобразуется в электрический сигнал, поступающий к измерительной аппаратуре (не показана). Величина сигнала датчика зависит от растягивающего усилия, действующего на измерительный элемент. Конструкция несущей системы, растягивающая измерительный элемент 2, позволяет подбирать такое его сечение, которое испытывает в режиме рабочих давлений нажимной пружины 7 щеткодержателя 8 напряжение в пределах упругих деформаций, что повышает чувствительность датчика.1179464 Составитель М.Кузнецовааменко Техред М.Кузьма Корректор О,Луго едакт Тираж 638 Под рственного комитета СССР зобретений и открытий Ж, Раушская наб., д. аз 5689/57ВНИИПИ Госудпо делам113035, Москва,ное Рилиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектн