Нажимное устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 5 Н 4 Н 01 К 39 ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ ТОРСКОМУ СВ(21) 37276 (22) 1804 (46) 15,08 (71) Научн ится стно юл. Яф 30 едовательский, прорский и технологи 6, нс онструкт институт о ектромашиностро ческ(72) (53) (56) Иф 33 С.А.Ки 621.3. Авторс 531, к ртичов ование ьянов 47(088,8) ое свидетел Н О 1 К 39 А.И. и Рези авиационных нного тока.ство ССС40 ф 1970 к Г.И, Проэлектрических М.: 1958,кти маши с.28 то м ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Изобретение относ к электроиашиностроению, в ча сти кмикромашинам со скользящим контактом.Целью изобретения является увеличение срока службы щетки с обеспечением регулировднного нажатия на щеткув процессе ее износа. Нажимное устройство содержит щетку 1, подвижноустановленную в обойме 2. На нерабочем торце щетки выполнен срез 3, скоторым взаимодействует рычаг 5,снабженный опорой 6. Рычаг подпружинен к щетке посредством винтовойпружины. По мере износа щетки 1 пло1251219 рези 9. На конце плоской части рыча га 5 может быть выполнен по крайней мере один дополнительный выступ, все выступы могут иметь форму полуцилиндров с подрезами в направлении к плоской части рычага. 1 з.п, ф-лы, 3 ил. ская часть рычага 5 поворачиваетсявокруг оси 7, краний иэ выступов 4перемещается по дугеНа опоре 6 рычага выполнена прорезь 9, за которуюзацеплен конец пружины 8 с воэможностью перемещения по поверхности проИзобретение относится к электро- машиностроению, в частности к созданию устройств нажатия на щетки для, например, электрических микромашин, ограниченного наружного диаметра со скользящим контактом.Цель изобретения - увеличение срока службы щетки с одновременным обеспечением регулируемого нажатия на щетку в процессе ее износа.На фиг,1 показано нажимное устройство в варианте его установки в электрической машине, когда два рычага взаимодействуют с двумя щетками и стягиваются одной пружиной; на фиг.2- плоская часть рычага с выступами на конце; на фиг.З - система действующих в устройстве сил.Нажимное устройство содержит щетку 1, подвижно установленную в обойме 2 и снабженную на своем рабочемторце горизонтальным срезом, с поверхностью 3 которого (горизонталь-, ная пунктирная линия на фиг.1) взаимодействует выпуклым закругленным выступом 4 конец плоской части 5 нажимного рычага. Второй конец плоской части 5 рычага снабжен опорой б, установленной подвижно на оси 7 вращения. Рычаг подпружинен к щетке 1 посредством винтовой пружины 8 и снабжен элементом крепления конца пружины, выполненным в виде размещенной на опоре 6 рычага прорези 9, за которую зацеплен конец пружины 8 с возможностью перемещения по поверхности прорези 9. Поверхность прорези имеет форму периодической вогнутой относительно пружины 8 кривой. На плоской части 5 нажимного рычага выполнен по крайней мере один дополнительный выступ 10, Все выступы имеют Форму полуцилиндров, расстояние К (фиг.2) между центрами которых вдоль грычага меньше тангенциального размера г. (фиг.1) щетки 1. Круглый про 4 иль всех выступов 4 и 10, кроме ближайшего к оси 7 вращения, в своей ча сти, обращенной к оси 7 вращения,выполнен с подрезом 11 в направлениик плоской части 5 рычага. Плоскаячасть 5 рычага с выступами 4 и 1 Оможет быть выполнена из электропроводящего материала, а опора 6 - литаяиз изоляционного материала, 12 - токопроводящий канатик.Устройство работает следующим образом.В начальном положении при макси"мальной рабочей длине щетки (фиг.1)самый удаленный от оси 7 вращениявыступ 4 плоской части 5 рычага осуществляет нажатие на щетку 1, взаимодействуя с поверхностью 3 горизонтального среза щетки 1, При этом ко"нец пружины 8 находится в зацеплении с самой нижней относительно пружины 8. частью поверхности прорези 9.По мере износа щетки 1 плоская часть5 рычага поворачивается вокруг оси7, крайний иэ выступов 4 перемещает"ся по дуге (и по поверхности 3 горизонтального среза щетки 1 вправо нафиг.1) и соскальзывает с торца щетки1. За счет подреза 11 на круглом(цилиндрическом) профиле выступа 4исключается появление бокового усилия воздействия выступа о боковую35 поверхность щетки. В момент соскальзывания выступа с торца щетки линияоподреза образует угол 5-15 с касательной к окружности перемещения выс"тупа. Угол имеет тем большие значе 40 ния, чем выше вероятность и величинавозможного скола края щетки, с которого происходит соскальзывание. После соскальзывания наиболее удаленного от оси 7 выступа 4 рычага даль Э 1251 нейшее нажатие на щеткуосуществляет следующий эа ним (вдоль рычага) выступ 10 и так далее до полного износа рабочей части щетки 1. При этом в момент соскальзывания выступа с горизонтального среза щетки последующий выступ уже находится над срезом за счет того, что расстояние между центрами выступов меньше тангенциального размера щетки, Чем меньше О диаметр выступов, тем большую рабочую длину может иметь щетка при одном и том же ограниченном наружном диаметре корпуса по сравнению с известным устройством. В варианте вы полнения устройства одна пружина 8 взаимодействует своими концами с двумя рычагами нажатия на две диаметрально-противоположно установленные на коллекторе раэнополярные щетки. 20 При повороте плоской части 5 ры.чага конец пружины 8 начинает перемещаться по поверхности прорези 9 под действием скатывающей силы, образованной взаимодействием силы стягивания пружины 8 и касательной к профилю прорези 9 в точке зацепления конца пружины 8. Перемещение пружины заканчивается при условии нормального направления силы стягивания к касательной в точке контакта. Величина перемещения определяется углом поворота плоской части 5 рычага, кривизной поверхности скольжения прорези 9. Равномерное нажатие35 на щетку 1 рычагом осуществляется следующим образом. В начальный пери од работы устройства (при максимальной длине щетки) первый иэ выступов40 4 рычага осуществляет нажатие на горизонтальный срез 3 щетки 1 в точке М с силой Р (фиг.З) на расстоянйи К, от оси вращения. Начальный угол между осью ОХ и радиусом Р,45 угсл. Сила реакции щетки Р равна силе Ри противоположно направлена. При этом зацепленный конец пружины 8 находится в крайнем левом (фиг.) положении прорези 9 в точке ш на расстоянии г от оси 7 вращения.50 Пружина 8 стягивает обе плоские части 5 двух рычагов с силой Р . Начальный угол между осью ОХ и радиусом г д . По направлению действия сила стягивания пружины 8 и сила нажатия на щетку 1 параллельны в начальный период и в процессе эксплуатации. Так как скорость перемеще 219ния рычага практически равна нулю,то данная система параллельных силнаходится в равновесии, поэтому произведение проекций радиусов действиякаждой силы (на ось ОХ) и на величину силы равны. Сила нажатия Рщ помере износа щетки 1 должна оставаться постоянной по величине. В процессе эксплуатации плоская часть 5 рычага поворачивается на угол ао , выступ 4 переместился бы в точку шОднако при этом уменьшится проекцияг на ось ОХ, уменьшится сила стягивания пружины из-за уменьшения длинырастянутой пружины. Кроме того, увеличивается проекция К, на ось ОХ.Чтобы не произошло снижение Р , посравнению с Р , требуется компенсировать указанные изменения, чтовозможно за счет увеличения проекцииточки зацепления пружины, т.е. засчет перемещения зацепленного концапружины 8 в прорези 9 от точки ш, доточки ш, параллельно оси ОХ. Тогдаи и иш,ш," ш,ш,+ ш, ш +ш, ш,где ш ш, гсов-асов( -ьц-компенсируетуменьше-,ние проекции ра диуса гна осьОХ;и г создздп(Е- ЬЧ)-здпЯи ш же в еещю1 ир(изменение) .проек-,ции К,на осьОХ.Проекция радиуса зацепления смещенного конца пружины на ось ОХгсов(- М)+г совд-сов(д - ьу) +г сом Гз 1 п- аЕ) -з 1 гЗ 3Гсов (сР-а.д)-созЮ 3 гсовд5 1где 11 - половина длины растянутойрпружины в т. и),. 251 19, т сон пуфр)-я 11) юрсОВОсОБц Ы сОБЮ)соя Ч В процессе эксплуатации вибрация щетки от вращения коллектора передается на рычаг. Амплитуда колебаний я 1.п(- л) гсод 1 я 1 п(3-дч)-я 1 пЯ соя ) Гсоярр- сояч 3 1 ор соя ра радиус зацепления смещенного конца пружины в общем виде=47.ОТаким образо , для каждого положения рычага при известном расстоянии К от оси его вращения до центра выступа, осуществляющего нажатие, можно указать положение зацепленного конца 25 пружины 8 в прорези 9, а следовательно, и саму Форму прорези, которая представляет собой вогнутую относительно пружины 8 часть периодической кривой, При этом всегда можно 30 выбором кривизны поверхности скольжения конца пружины (укорачивая или удлиняя прорезь 9) обеспечить регулирование (увеличение или уменьшение) необходимой величины нажатия на щетку по мере ее износа.Нормальное направление поверхности выступов рычага нажатия, выполненных иэ проводникового материала, к поверхности щетки в месте контакта обеспечивает надежный механический и электрический контакт, что допускает применение щеток упрощенной конструкции без заделки токо- ведущего канатика 12 и увеличивает их рабочую длину.Целесообразно применение щеток с омедненной верхней частью.При использовании устройства в высокооборотных машинах целесообразно выполнять плоскую часть 5 рычага пружинящей, что уменьшает приведенную массу щетки, увеличивает частоту ее собственных колебаний и улучшает коммутацию.55Для пары рычагов нажатйя возможноиспользовать лишь одну пружину, чтоупрощает конструкцию щеткодержателя. Р а, = агсер - акс 8близка по направлению к нормали каса- тельной в точке зацепления пружины эа прорезь. Это практически уменьшает коэффициент трения конца пружины при перемещении по прорези до нуля и позволяет не учитывать силь) трения скольжения. Проекция радиуса зацепления смещенного конца пружины на ось ОУ= гя 1 п(-мр),откуда угол радиуса зацепления смещенного конца пружины Таким образом, в устройстве за счет выполнения в опоре рычага описанной прорези, с которой взаимодействует кОнец стягивающей пружины, перемещаясь по поверхности опоры в процессе износа щетки, обеспечено регулируемое, например, равномерное, нажатие на щетку по мере ее износа, что позволяет снизить по сравнению с известным устройством потери на трение при контактировании щетки о коллектор, обусловленные необходимостью увеличения в известном устройстве нажатия на щетку в начальный период эксплуатации, т.е. увеличить срок службы щетки. Срок службы щетки также увеличивается эа счет воэможности использования большего по сравнению с известным устройством количества выступов нажимного рычага с меньшими радиальными размерами, что позволяет увеличить начальную длину щетки. Формула изобретения 1. Нажимное устройство, содержащее щетку, подвижно установленную в обойме и снабженную на своем нерабочем торце горизонтальным срезом, с поверхностью которого взаимодействует выпуклым закругленным выступом один конец плоской части нажимного рычага, другой конец плоской части рычага снабжен опорой, установленной подвижно на оси вращения, рычаг нодпружинен к щетке и снабжен элементом крепления конца пружины, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения срока службы щетки с одновременным обеспечением регулируемого нажатия на щетку в процессе еег ставитель М.Кузнецо хред В,Кадар К ектор Е.Рошко Редактор И.Сегляни 421/53 ННИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рараж 597митета СССРткрытийская наб., д. Подлы сно аказ зводственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная 7 1 ,износа, элемент крепления конца пружины выполнен в виде размещенной на 1 опоре рычага прорези, за которую зацеплен конец пружины с воэможностью перемещения по поверхности прорези, которая имеет форму периодической вогнутой относительно пружины кривой.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что" на конце плоской части нажимного рычага выпол 251219 8нен по крайней мере один дополнительный выступ, все выступы имеютформу полуцилиндров, расстояния мелгду центрами которых вдоль рычагаменьше тангенциального размера щетки,причем круглый профиль всех выступов,кроме ближайшего к оси вращения, всвоей части, обращенной к осн вращения, выполнен с подреэом в направле 1 О нии к плоской части рычага,