Щеткодержатель для электрических машин

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик р 11964817 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 030381 (21) 3256550/24-07 111 М Кп 3 Н 01 Я 3940 с присоединением заявки Йо133) УДК 621.3. ,047(088.8) Опубликовано 071082. Бюллетень М 37 Дата опубликования описания 071082(72) Авторизобретения А.А.Козлов 71) Заявитель уйбышевский политехнический инсти) ЩЕТКОДЕРлЖТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИАЫ т Изобретение относится к электро- машиностроению, а именно к конструкции наклонного щеткодержателя для электрических машин со скользящим контактом, и может найти применение в авиационных и наземных транспортных генераторах, а также в нереверсивных машинах большой мощности с затрудненными условиями коммутации,Наиболее близким к предлагаемому является щеткодержатель для электрических машин, содержащий корпус с пружинодержателем и наклонной щеткой, контактирующей нижней гранью с коллектором, а верхней " с цилиндрическим витком рулонной пружины нажатия, закрепленной на опорной пластине лружинодержателя, который установлен и заФикисрован н корпусе. Подобному щеткодержателю присущи постоянство давления на щетку, воэможность применения высоких щеток с увеличенным ресурсом работы, малые потери на тре-. ние в нажимной системе, поэтому он может применяться н машинах с эатруд" ненными условиями коммутации 1).Недостатком известного щеткодержа" теля является то, что он не обеспечивает устоичивость скользящего кон такта и надежность работы щетки во всем диапазоне изменения ее высоты, По мере износа щетки н уменьшения ее высоты надежность и устойчивость контактирования щетки с коллектором резко снижаются. Это объясняется тем, что опорная пластина пружинодержателя с закрепленной на ней рулонной пружиной устанавливается и Фиксируется в корпусе щеткодержателя параллельно центральной оси щетки, а верхняя грань щетки выполнена в виде плоского скоса. Когда щетка не изношена и имеет максимальную высоту, равнодействующая всех сил, приложенных к щетке, 15 а именно си н, атия пру, ны и реакции коллектора, прижимает щетку боковой гранью к опорной стенке корпу-са в точке достаточно близкой к цен ру опорной стенки. щетка при этом устойчиво контактирует как со щеткодержателем, так и с коллектором. Однако по мере уменьшения высоты щетки сила натяжения пружины, сохраняя свое направление, перемещается вместе с верхней гранью щетки к коллектору, а следовательно н равнодействующая всех сил, прижимающая щетку к опорной стенке корпуса, смещается от центра опорной стенки вниз к ее нижнему краю. Запас устойчивости щеткиуменьшается и под влиянием дестабилизирующих факторов, таких как эксцентричность коллектора, изменение в широких пределах угла трения между щеткойи коллектором в зависимости от скорости вращения, внешние вибрации, щетка 5опрокидывается на край, противоположный опорной стенке корпуса, й начинает вибрировать, соударяясь с опорной,стенкой и с коллектором. Это приводитк потере устойчивости контакта, сколам и выкрашиваниям щетки на остройкромке и ее боковых гранях.Цель изобретения - повышение надежности работы щеток и повышениеустойчивости контакта между щеткой 15и коллектором.Поставленная цель достигается тем,что в щеткодержателе, содержащемкорпус с пружинсдержателем и наклонной щеткой, контактирующей нижнейгранью с коллектором, а верхней - сцилиндрическим витком рулонной пружины нажатия, закрепленной на опорнойпластине пружинодержателя, опорнаяпластина пружинодержателя размещенав корпусе с наклоном в сторону нижней грани щетки, а верхняя граньщетки выполнена вогнутой в виде цилиндрической поверхности с геометрической осью, параллельной образующей витка рулонной пружины и смещенной от центральнойоси щетки в сторону опорной пластины пружинодержателя, причем радиус цилиндрическойповерхности верхней грани щетки больше, чем радиус витка рулонной пружины,На фиг. 1 изображен предлагаемыйщеткодержатель для электрических машин, продольный разрез; на фиг. 2разрез А-А на Фиг. 1; на фиг. 3 - 40схемы сил, действующих на щетку приее максимальной и минимальной высоте;на фиг. 4 для сравнения представлены .схемы сил, действующих на щетку прииспользовании известного щеткодержателя где приняты обозначения, аналогичные обозначениям на фигЗ.Шеткодержатель содержит корпус 1с наклонной щеткой 2, контактирующейсвоей боковой гранью с опорной стен 50кой 3 корпуса, нижней гранью - с коллектором 4, а верхней - с цилиндрическйм витком рулонной пружины 5 нажатйя, закрепленной на опорной пластин, б, Опорная пластина б закреплена на пружинодержателе 7, выполненном в виде О-образной пружинной скобы, Фиксируемой в корпусе 1 и прижимающей опорную пластину б к егонаправляющим 8,Опорная пластина б размещена в 60корпусе 1 с наклоном в сторону нижней грани щетки, а верхняя ее граньвыполнена вогнутой в виде цилиндрической поверхности с геометрическойосью 0 (Фиг. 3), параллельной обра зующей витка рулонной пружины 5 и смещенной от центральной оси щетки в сторону опорной пластины 6 пружинодержателя 7, Радиус К цилиндрической поверхности верхней грани щетки больше, чем радиус г витка рулонной пружины,Работа щеткодержателя поясняется схемой (Фиг, 3).Рулонная пружина 5 своим цилиндрическим витком с радиусом г создает снлу нажатия Р на щетку 2, которая направлена по нормали к верхней грани щетки в точке касания М и под углом у к центральной оси щетки.Сила Р прижимает щетку к вращающемуеся коллектору 4 и создает силу реакции коллектора Ц, направленную в сторону его вращения под углом относительно нормали к поверхности коллектора к точке К, где М - угол трения между. щеткой и коллектором. Силы Р и Я создают равнодействующую силу Б, которая прижимает щетку 2 боковой гранью к опорной стенке 3 корпуса 1, обеспечивая ее надежную работу в условиях внешних вибраций и устойчивость контакта между щеткойи коллектором, которые тем выше, чем дальше точка С приложения равнодействующей М находится от краев опорной стенки корпуса - точек А и В.С износом щетки и уменьшением ее высоты точка М приложения к щетке 2 силы нажатия Р перемещается в двух направлениях - в направлении коллектора 4 параллельно центральной осищетки на величину МО и в направленииопорной стенки 3 корпуса 1 на величину ОИ,Движение точки М вниз по линии МО приводит к смещению точки С к нижнему краю опорной стенки 3 корпуса - к точке В, следовательно, к снижению устойчивости контактирования щетки 2 с опорной стенкой 3 корпуса 1 и с коллектором 4. Однако одновременное движение точки М параллельно линии ОИ приводит к смещению точки С в направлении верхнего края опорной стенки - к точке А и, следовательно, к восстановлению надежности и устойчивости работы щетки. Смещение точки С в направлении точки А обусловлено параллельным смещением силы Р к опорной стенке корпуса на величину РИ и поворотом силы Р по часовой стрелке вокруг точки М на угол у -. г . Первый фактор обеспечивается тем, что опорная пластина пружинодержателя размещена в корпусе с наклоном под углом Л к центральной оси щетки в сторону нижней грани щетки, а второй - тем, что верхняя грань щетки выполнена вогнутой в виде цилиндрической поверхности с радиусом В и центром в точке О, смещенной от центральной оси щетки в сторону опорной пластины.964817 Формула изорберетния 5 6Изменяя угол Л и отношение радну- повысить нсов й/г:можно добиться для каждогоповысить надежность и устойчивостьконкретногго щеткодержателя тогоаждого контакта ме жду щеткой и коллектором.что от езор к СС , характеризующий пе 1ремещение точки приложения равнадейса бе тствующей й по опорной стенке к- 5ке корпуедут равен нулю. Однако практически целесообразнее чтобычто ы С при машин, со е жаЩеткодержатель для элект ичесрическихминимальной высоте щетки была расодержащий корпус с пружиноудалена от нижнего края о йвно- держателепорно стен- такти ейи и наклонной щеткой конки корпуса - точки В и верх него края 10 то омлекбоковой грани щетки,рующей нижней гранью с колвитком лор , а верхней - с цилинд рическимЭФфект смещения точки С в нм рулонной пружины нажатия зленни вв направ- репленной нат я, зак"верхнего края опорной стенкиа опорной пластине пружико ир уса тем больше, чем большеки нодержателя отличающийсяЛд р ателя к центральной оси щеткиины пружи ти работы етщ ки и повышения устойчи- ежноси чем ближе к единице отношение Й/г.щетки вости контактаа между щеткой и коллек Практичеср чески угол 1 долженнаходитьсяр пластина пРужинодерие г тором, опорная пла 5-15 отнош ние й/должно быть не менее 2г ном в сторону нижней грани щетки,Такимплобразом, размещение опорнойа верхняя граньно нутой в вищетки выполнена вогастины пружинодержателя с нде цилиндрической поверхс наклоном ности и геомет ичв сторону нижней грани щетки и выпметрической осью, паралнение верхней грани щетки в вивыпол- лельной об азр ующей витка рулонной,вогнутой цилиндрической поверхнв виде пружины и сме енщ ной от центральнойс герхности оси щетки в сто онгеометрической осью, параллельнойрону опорной пластиобразующей- витка рулонной пны пружино еружины, цилинд ическсмещенной от централь ойд ржателя, причем радиусн оси щетки грани щетки большр еской поверхности верхи йев сторону опорной пластины пружинки ольше, чем радиус витдержателя и с радиусом большим чжино" ка рулонной п жру ины.радиус цилиндрического витка руло й фИсточники ининформации,пружины позволяет повысить йулонно принятые во вниусто чи. Гл скинн мание при экспертизевость контактирования щетк и с опор- жатель за беускин А.Я. и др. Щеткодерной стенкой корпуса предот вратить элект ичтангенциальные вибраару ежного производства дляции щетки, ее формэлект о"р еских машин. Ч, И. М., "Инсколы и разрушение, а следовательно З 5тро , 970, с.49-50,е овательно, рис, 54 б, 56 (прототип),Составитель М.Кузнецовактор Л.Алексеенко Техред Л.Пекарь Корректор Л.Бокш 7/38 Тираж б 30ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и113035, Иосква, Ж, Рауш аказ иал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 964817 4-Я Подписноемитета СССРткрытийская наб., д. 4/