Токосъемное устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 19) (11) 1 К 39/ Я ему контактныхкоторых контактиыполненной в випусе, роторную сис колец 4, каждое из рует со щеткой 7, де пластинчатой го ны, охватывающей к У 22 кий, С.Г..8)детельство СССРВ. 39/18, 1980.52971,ОЙСТВ осится к электроетения является ма и Токо вращаюи токосъе стройства содержи оженный ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБР А ВТОРСНОМУ СВИДЕТ(57) Изобретение отехнике. Целью изоповьппение надежноступрощение наладки усъемное устройствощийся вал 1, распол Щетка является симметричнои относительно оси вращения ротора и при этом опирается концами на две неподвижные опоры 6, укрепленные на корпусе. Центральный угол контактного кольца, охватываемый щеткой между точками кон- Эо такта составляет 130-15 С высота гофр составляет 1,6-1,8 диаметра контактного кольца. Один из концов щетки жестко связан с одной из упомянутых опор, а другой конец щетки связан с другой опорой с возможностью пере мещения в опоре, 2 ил,1 13Изобретение относится к электротехнике для создания контактныхтокосъемных устройств и может бытьиспользовано для передачи электрических сигналов от неподвижного объектак вращаемуся и наоборот при тензометрии вращающихся объектов,Целью изобретения является повышение надежности токосъема и упрощение наладки устройства.На фиг. 1 изображено токосъемноеустройство, поперечный разрез; нафиг. 2 - конструкция щетки.На полый вал 1, в отверстие которого пропущен проводник 2, соединенный с объектом измерения, через изолирующее кольцо 3 посажено контактноекольцо 4, соединенное с проводником2, входящее с валом 1 и изолирующимкольцом 3 в роторную систему, В корпусе 5 на неподвижной опоре 6 статорной системы, выполненной из диэлектрика, одним из концов жесткозакреплена щетка 7, выполненная в , виде металлической пластинчатой пружины, изогнутой в виде двух гофр иустановленной симметрично относительно оси вращения ротора. Боковые поверхности двух гофр охватывают контактное кольцо 4, образуя с нимскользящий контакт в двух точках.Центральный угол Ю, контактного кольца охватываемый щеткой между точкаФоми контакта, составляет 130-150 ,а . высота (Ь) гофр находится в пределах1,6 - 1,8 диаметра И) контактногокольца. Щетка 7 другим концом связана с опорой 8 с возможностью регулируемого перемещения в опоре 8, дляэтого щетка 7 подпружинена с помощьюрегулировочнога винта 9, закрепленного неподвижно на конце щетки, например, пайкой, На винт 9 навинченарегулировочная гайка 10, установленная в пазу неподвижной, опоры 8, укрепленной на корпусе 5 и выполненнойиз диэлектрика. Положение винта 9фиксируется контргайкой 11. Щетка 7соединена с проводником измерительной схемы. На опоре 6 одним концомзакреплена консоль 12, выполненнаяв виде пластинчатой пружины, на свободном конце которой установлена подушка 13 призматической формы,выполненная иэ фетра и образующая скользящий контакт с контактным кольцом 4роторной системы.Токосъемное устройство работает следующим образом.17533 5 10 15 экспериментальных исследований. Было изготовлено несколько комплектов 20 25 30 35 40 45 50 55 Щетка 7 поверхностями гофр охватывает контактное кольцо 4 роторной системы и за счет упругой податливости гофр создается упругий сколь,зящий контакт в двух точках на поверхности контактного кольца 4, что обеспечивает передачу электрического сигнала от неподвижного объекта к вращающемуся и наоборот.Выбор центрального углаобхвата щеткой 7 контактного кольца в предеолах 130-150 при высоте гофр щетки 1,6-1,8 диаметра кольца 4 был произведен в результате теоретических и щеток, охватывающих центральные уго лы контактного кольца от 120 до 170 при определенной высоте гофр в интервале от 1,5 до 2,0 диаметра контактного кольца, который для соблюдения идентичности условий эксперимента был принят постоянным, и все щетки испытывались вместе в многоканальном токосъемном устройстве на протяжении одинакового времени работы, Оценка качества работы различных по параметрам щеток контактных пар проводилась по двум критериям: количеству отказов (потерь контактов) за время работы и среднеквадратическому отклонению переходного сопротивления от математического ожидаемого. Результаты экспериментов согласовались с теоретическими исследованиями устройства с позиций механики взаимодействия щетки 7 с контактным кольцом. При этом исходили из того, что для обеспечения электрического контак га щетки 7 с кольцом 4 щетка в каждый момент времени должна поджиматься к кольцу некоторой силой К (фиг. 2),Пусть существует некоторое предельное значение силы К, с уменьшением которого электрический контакт нарушается, или возрастает переходное сопротивление. Эта.сила И обеспечивается силой предварительного прижатия щетки к кольцу (регулируемой с помощью элементов 9 - 11 в опоре 8), которая в свою очередь определится геометрической суммой сил К, действующих на обе гофры щетки 7, Мс2 К сов вИз этого выражения следу 2ет, что при больших углах Ы требуется меньшее усилие прижатия щетки, чем при меньших для того, чтобы обеспечить одно и тоже значение нормаль15 нием 20 6 2 ной реакции К на поверхностях гофр.Это объясняет более низкие показатели .надежности, полученные при экспериментах, при углах О, с 130 , что и определило нижнюю границу диапазона охватываемых центральных углов,Прио увеличении угла обхвата свыше 150 угол(фиг,2) профиля гофр щетки 7 уменьшается и начинает сказываться влияние клинового эффекта, при этом 10 щетка теряет способность к относительным перемещениям в направлении действия силы И, т.е. теряет способность самоустанавливаться в каждый момент времени. Условие заклинивания контактного кольца 4 между гофрами щетки 7 в направлении действия этой силы можно представить выражегде Ч - угол трения при Ч = агсс 8где Й - коэффициент трения.При сухом трении бронзы по бронзе (материал кольца 4 и щетки 7)коэффициент трения скольжения сосотавит 0,07, тогда угол трения у = 4,Следовательно, предельное значениедля угла профиля гофр по условию 30Озаклинивания равно=2=8, этомузначению соответствует предельноеОзначение угла обхвата О = 180 -=о172 .Однако поскольку коэффициенттрения не является постоянным во вреомени, то при значениях ос)150, являющихся близкими к предельным, какпоказали эксперименты, щетка то заклинивает, то не заклинивает в направлении действия силы И, т,е, то 40самоустанавливается, то заклинивается; и такое прерывистое состояниеприводит к ее автоколебаниям, что всвою очередь приводит к нарушениюконтакта или отрыву щетки. Поэтому 45верхний предел угла обхвата с 6 выбран150 , при этом значении сохраняетсянадежная работа устройства.При выборе высоты гофр щетки исходили из того, что для лучшего использования других свойств гофры необходимо расположить точки контактащетки с контактным кольцом на продольной оси симметрии гофр (фиг. 2),при этом высота гофр равна 5511 =Н - 2 е,где Н - теоретическая высота гофр,е - срез вершин гофр на закругление,4 Из построения (фиг. 2) следует,чтоОпри о = 130 , положив е = 0,2 Н, получим Ь = 1,62 с 1,С увеличением угла 6 обхвата величина Н сильно возрастает, поэтомунеобходимо увеличить срез на закругление гофр, так как с увеличениемразмера щетки увеличивается ее массаи инерционность, а следовательно,снизится вибростойкость и надежоность работы. Поэтому при сс = 150принято е = 0,5 Н, при этом В=1,8 д.Экспериментальные данные подтверждают, что при Ь1,8 й ухудшается работа щетки из-за возрастания ее массы, а при Ь с 1,6 й работа щетки ухудшается из-за худшего использованияупругих свойств гофр.За счет того, что щетка 7 является симметричной относительно осивращения ротора и при этом опирается концами на две неподвижные опорыкорпуса, причем одним своим концомщетка неподвижно закреплена на опоре 6 (фиг. 1), а второй конец связан с опорой с возможностью регулируемого перемещения опоры 8, обеспечивается регулируемое контактноенажатие и способность фиксации щетки 7 относительно кольца 4 в пределах указанных углов обхвата, чтоповышает надежность токосъема и упрощает наладку и настройку устройства. За счет того, что фетровая подушка 13 с помощью пружинной консоли 12 прижимается к контактному кольцу 4, обеспечивается удаление с контактной дорожки продуктов трения контактной щетки 7 по кольцу 4. Кроме того, фетровая подушка 13 пропитывается смазкой и при вращении кольца 4 смазка с фетровой подушки подается на контактную дорожку, защищая поверхность этой дорожки от взаимодействия с окружающим воздухом, а следовательно, в определенной степени от образования окисных пленок как на поверхности контактного кольца, так и на контактирующих поверхностях щетки 7. Снижая коэффициент трения, смазка способствует тем самым снижению износа контактирующих пар. Причем продукты износа собираются на подушке 13 со сторонцФормула изобретения Токосъемное устройство, содержащее расположенные в корпусе вращаюцийся вал с роторной системой контактных колец, каждое из которых контактирует с щеткой, выполненной в виде пластинчатой гофрированной Ю УЮ Составитель М. КузнецоваРедактор Н, Слободяник Техред М.Ходанич Корректор А,Зимокосов Заказ 2428/49 Тираж 625 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Производственно-полиграФическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 5 13 набегающей на нее зоны контактного кольца 4 благодаря улавливающей спо- собности смазки, обусловленной ее вязкостью, а чистая смазка, не перемешанная с продуктами износа, удерживается в зоне подушки 13, расположенной со стороны сбегающей зоны контактного кольца 4, и подается вследствие вращения кольца на его поверхность, а далее в зону контакта. 17533 6пружины, охватывающей контактное кольцо и образующей с ним скользящий контакт в двух точках, щетка является симметричной относительно оси вращения ротора и при этом опирается концами на две неподвижные опоры, укрепленные на корпусе, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности токосъе- Ю ма и упрощения наладки устройства,центральный угол контактного кольца, охватываемый щеткой между точками контакта, составляет 130-150 , высота гофр составляет 1,6-1,8 диамет ра контактного кольца, при этом одиниз концов щетки жестко связан с одной из упомянутых опор, а другой конец щетки связан с другой опорой с возможностью регулируемого переме щения в опоре.