Вращающееся контактное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК зш Н 01 Р 39/28 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕЧЕЛЬСТВУ к торцу паза с зазором,оторого равно Р,ошениючение 2 Устройство по п ч а ю щ е е с я тем, между местом соединен вижным кольцом и точк к кожуху образует пет выполнен в виде фланц ческой оболочки, кото из двух половин, саед собой по плоскости, п ось устройства. 1, о тличто проводникя, его с неподй крепления лю, а кожухи цилиндри-ая состоит енных межд ход чере(56) 1, Авторское свидетельство СССРУ 660132, кл. Н 01 Р 39/28, 19772, Авторское свидетельство СССРпо заявке У 3491643/24-07,кл. Н 01 Р 39/28, 1982 (прототип)(54) (57) 1. ВРАЩАЮЩЕЕСЯ КОНТАКТНОЕУСТРОЙСТВО, содержащее набор контактных модулей, каждый из которыхсостоит из подвижного кольца, соединенного с ротором, неподвижногокольца, свободно установленного вкожухе и ограниченного от проворачивания в нем, набора тел качения,установленных в сепараторном кольцес возможностью свободного вращения,упругих токопроводящих колец, установленных в кольцевом зазоре междуподвижным и неподвижным кольцами,проводники, одни концы которых соединены с кольцами, а другие закреплены нароторе и кожухе, о т .л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью улучшения технологичности сборки приобеспечении одинаковой свободы установки неподвижных колец относительно кожуха, в устройство введены съемная планка, параллельная оси устройства и укрепленная на внутренней поверхности кожуха, изолирующие элементы в форме колпачка, укрепленные в местах соединения проводников с неподвижными кольцами, в каждом изолирующем элементе выполнены горизонтальный дугообразный паз, в котором зафиксировано неподвижное кольцо, горизонтальные радиальный и тангенциальный пазы, в которые входит проводник, и вертикальный наружный паз в вершине колпачка, в который входит съемная планка, при этом ширина вертикального наружного паза больше толщины на величину - , где в Жц Э с - биение ротора относительно кожуха; Ь - глубина паза; Р - рас-стояние от оси устройства до торца планки, а торец планки установлен по11124Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для передачи сигналов в системах судовождения и навигации.Известно вращающееся контактное устройство (ВКУ), содержащее собранные в пакеты ротора и корпуса соответственно подвижные кольца, соединенные с ротором ВКУ, неподвижные кольца, соединенные с ВКУ, образующие 1 О контактные пары, наборы тел качения и упругих токопроводящих колец, установленных в кольцевом зазоре, образованном между контактными поверхностями подвижных и неподвижных кон в 15 тактных колец, проводники, соединенные с кольцами своими первыми концами, вторые концы которых закреплены на роторе и кожухе соответственно.Подвижные и неподвижные кольца в 20 этом устройстве укреплены на роторе и кожухе жестко, с помощью изолирующих прокладок, тела качения (ролики) расположены соосно с упругими токо- проводящими кольцами, при этом про странство между парой, содержащей ролик и упругое токопроводящее кольцо, заполнено резиной, что необходимо для упругой фиксации упругих токо- проводящих колец относительно роли- ЗО ков, при этом ролики установлены на осях, жестко соединенных с разелительными кольцами (сепараторами), установленными в промежутках по осимежду подвижными и неподвижными кольцами каждой контактной пары Г 13.Недостатками этого устройства являются низкая технологичность сборки, низкая надежность работы, вызванная биением колец ротора относи О тельно колец кожуха, что создает дополнительные деформации упругих токопроводящих колец или уменьшает усилие контактирования между упругими токопроводящими, а также между под вижными и неподвижными кольцами. Первое увеличивает износ упругих колец и повышает вероятность их поломки в процессе работы ВКУ, второе - уменьп 1 ает надежность контактирования.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ВКУ, содержащее набор контактных модулей, каждый из которых состоит из подвижного кольца, соединенного 55 с ротором, неподвижного кольца, свободно установленного в кожухе и ограниченного от проворачивания в нем,55 2набора тел качения, установленныхв сепараторном кольце с воэможностьюсвободного вращения, упругих токопроводящих колец, установленных в кольцевом зазоре между подвижным и неподвижным кольцами, проводники, одни концы которых соединены с кольцами, а другие закреплены на ротореи кожухе . При этом подвижные кольца укреплены в роторе с помощью втулок, неподвижные кольца укреплены в пакете корпуса с помощью установочных изоляционных прокладок,в которых выполнены отверстия для прохода стяжных шпилек.Между установочными изоляционными прокладками установлены собранные с ними в пакет и входящие в пазы неподвижных колец с зазором дистанционные втулки, высоты которых больше толшин неподвижных колец, входящих в промежуток между соответствующими изоляционными прокладками, с возможностью осевых и радиальных перемещений неподвижных колец относительно кожуха, а кольцевой зазор для тел качения образован двумя встречно направленными канавками, выполненными в подвижном и неподвижном кольцах.В известном ВКУ взаимная непараллельность контактных пар между собою, неизбежная при сборке, не создает перекосов между подвижным и неподвижным кольцами в каждом контактном модуле при его сборке, так как каждый контактный модуль представляет собой замкнутый силовой контур, трудно поддающийся деформациям при приложении монтажных усилий, которые благодаря наличию указанных модулей сведены к минимуму.Каждая контактная пара устанавливается в пакет независимо от смежной с ним контактной пары. Компенсация осевой игры тел качения обеспечивается за счет перемещений неподвижных колец в зазорах между установочными прокладками в направлении оси ВКУ ,при вращении подвижных колец. При вращении подвижного кольца, зафиксированного с допустимым перекосом относительно оси ВКУ, или несовпадении плоскостей колец, биение рабочей поверхности подвижного кольца относительно рабочей поверхности неподвижного кольца наблюдается в узких пределах, определяемых зазороммежду телами качения и краями колецкаждого контактного модуля. Поэтомуусилие, воздействующее на тела качения в направлении осей их вращения,не приводит к смещению упругих токопроводящих колец в осевых направлениях. Радиальные биения подвижных колец, благодаря наличию дистанционных втулок, повторяются неподвиж Оными кольцами, но они же и компенсируются ими за счет возможности перемещения их в направлениях, перпендикулярных оси ВКУ в промежутках междуизоляционными прокладками. Этим обес печивается повышение надежности работы за счет уменьшения биения колецротора относительно колец кожуха(корпуса), а поэтому уменьшается износ упругих колец и повышается надежность контактирования Г 23Однако при сборке колец в пакетыротора и статора приходится затрачивать много времени на подгонкуих по высоте пакета с помощью установочных изоляционных прокладок идистанционных втулок, а также затрачивать дополнительное время на продевание стяжных шпилек в отверстиянеподвижных колец и проведения проводников, присоединенных к неподвижным кольцам, через отверстия в кожухе. Это связано с тем, что послеподгонки должны сохраняться частичная радиальная и осевая подвижностьнеподвижных колец относительно статора, что вызвано необходимостьюповышения одинаковой свободы установки неподвижных колец относительнокожуха. Если бы свобода установки не подвижных колец была неодинаковой, тов случае увеличения числа модулейдо 30"40 возникла бы опасность заклинивания неподвижных колец относительно окружающих его со всех 4сторон изоляционных прокладок идистанционных втулок, Это вын уждаетвесьма тщательно относиться к процессу сборки ВКУ такой конструкции,а потому увеличивает время на сборку и ухудшает технологичность,Целью изобретения является улучшение технологичности сборки ВКУ при обеспечении одинаковой свободы установки неподвижных колец относительно кожуха.Поставленная цель достигается тем, что во вращающееся контактное устройство, содержащее набор контактных модулей, каждый из которых состоит из подвижного кольца, соединенного с ротором, неподвижного кольца, свободно установленного в кожухе и ограниченного от проворачивания в нем, набора тел качения, установленных в сепараторном кольце с возможностью свободного вращения, упругих токопроводящих колец, установленных вкольцевом зазоре между подвижным инеподвижным кольцами, проводники,одни концы которых соединены с кольцами, а другие закреплены на ротореи кожухе, введены съемная планка, параллельная оси устройства и укрепленная на внутренней поверхности кожуха, изолирующие элементы в форме колпачка, укрепленные в местахсоединения проводников с неподвижными кольцами, в каждом изолирующем элементе выполнены горизонтальный дугообразный паз, в котором зафиксировано неподвижное кольцо, горизонтальные радиальный и тангенциальный пазы, в которые входит проводник, и вертикальный наружный паз в вершине колпачка, в который входит съемная планка, при этом ширина вертикального наружного паза больше толщины планки на величину, где е - биение ройтора относительно кожуха; И - глубина паза;- расстояние от оси устройства до торца планки, а торец планки установлен по отношению к торцу паза с зазором, значение которого равно е,При этом проводник между местамисоединения его с неподвижным кольцом и точкой крепления к кожуху образует петлю, а кожух выполнен в виде фланца и цилиндрической оболочки, которая состоит из двух половин, соединенных между собой по плоскости, проходящей через ось устройства. На фиг. 1 изображено вращающееся контактное устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - траектории движения подвижных и неподвижных колец в процессе работы ВКУ; на фиг. 4 - узел 1 на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4.ВКУ содержит набор контактных модулей 1. Каждый из модулей состоит из подвижного кольца 2, соединенного с ротором 3 ВКУ, неподвижного кольца 4, свободно установленного в ко25 5 11124 жухе 5. Неподвижное кольцо ограничено от проворачивания в кожухе с помощью съемной планки 6, параллельной оси ВКУ. Эта планка укреплена на внутренней поверхности кожуха 5 с помощью винтов 7, с помощью этих винтов осуществляется также соединение частей кожуха между собой. Набор тел 8 качения установлен с возможностью свободного вращения 10 в сепараторном кольце 9, состоящем из двух половин, соединенных с помощью стоек 10. Упругие токопроводящие кольца 11 установлены в кольцевом зазоре между подвижным и 15 неподвижным кольцами. Проводники 12 соединены с кольцами своими первыми концами. Вторые концы этих проводников закреплены на роторе и кожухе соответственно и выведены за их пре делы. Изолирующие элементы 13 в форме колпачков укреплены в местах соединения проводников 12 с неподвижными кольцами 4, В каждом изолирующем элементе 13 выполнен горизонтальный дугообразный паз 14. В этом пазу зафиксировано неподвижное кольцо 4. Радиальный 15 и тангенциальный 16 пазы в изолирующем элементе 13 расположены горизонтально. В них входит З 0 конец 17 проводника 12. В изолирующем элементе 13 выполнен вертикальный наружный паз 18, который расположен в вершине колпачка, В этот паз 18 входит съемная планка б, Ширина вертикального паза 18 больше толщины планки 6 на величину . , где е - биемение ротора 3 относительно кожуха 5;11- глубина паза 18;- расстояние от оси ВКУ до торца планки б, Торец планки 6 установлен по отношению к торцу паза 18 с зазором, значение которого равно значению е или биению ротора относительно кожуха, Проводник 12 между местом соединения его с неподвижным кольцом 4 и точкой крепления 19 его к кожуху 5 образует петлю 20, Кожух состоит из фланца 21, шарикоподшипников 22, установленных в его цилиндрической расточ 50 ке 23, и цилиндрической оболочки 24 в составе двух половин, соединенных межцу собой по плоскости, проходящей через ось ВКУ, с помощью винтов 7. Внутренние обоймы шарико",55 подшипников укреплены на цилиндрической поверхности ротора 3.В роторе 3 укреплены концы 25 проводников 12, концы которых со 556единены с подвижными кольцами 2, На роторе 3 установлены дистанцчонные втулки 26, выполнены пазы 27, кольцевой бурт 28 и установлена гайка 29.Сборка устройства производится следующим образом. Подшипники 22 устанавливают в расточку 23 фланца кожуха 5; фиксируя их с помощью стопорных колец (не показаны). Совместно с подшипником в цилиндрическую расточку 23 устанавливают ротор 3. Затем на наружную поверхность ротора 3 одевают дистанционнуо втулку 26 до упора ее в кольцевой бурт 28; Вслед за дистанционной втулкой на ротор надевают контактный модуль 1, выводя проводник 25 этого контактного модуля в соответствующий паз 27 ротора. Чередуя дистанционные втулки 26 с модулями 1 набирают таким образом пакет в роторе, который затягивают с помощью гайки 29. Высота дистанционных втулок выбирается таким образом, чтобы зазор между смежными модулями в пакете был бы безопасным от пробоя, До укладки модулей в пакет на места крепления проводников 12 к неподвижным кольцам одевают изолируювижным кольцам одевают изолирующие элементы 13 в форме колпачков, производят укладку проводников 12 в тангенциальный паз 16. Таким образом, проводники занимают горизонтальн.-,е положение, не препятствующее монтажу модуля в пакет, Другие концы проводников укрепляют на фланце 21 в точках 19 крепления с помощью хомутов и винтов не показаны), Затем участки проводников, расположенные между точками их крепления к неподвижным кольцам 4 и фланцу 21, укладывают по винтообразной линии. Эту укладку производят при одновременной регулировке степени слабины проводников при условии совпадения вертикальных пазов 18 в одну линию, параллельную оси ротора и ВКУ. При таком положении пазов 18 неподвижные кольца 4 свободно перемещают на угол о, определяемый из условия с.Й (рад.), где Р - допускаемые биенияподвижных колец относительно кожуха, 1 - расстояние от осн ВКУ доторца паза 18. Затем устанавливаютпланку б в вертикальные пазы 18 паке20 та в сборе и устанавливают кожух 5 из двух половин 24, скрепляя их винтами 7.Устройство работает следующим образом. 5При вращении ротора 3 происходит радиальное биение подвижных колец 2 относительно кожуха 5. Это биение передается упругими токопроводящими кольцами 11 неподвижному кольцу 4, При этом дополнительной деформации упругих токопроводящих колец 11, обусловленной указанным биением, не происходит, что обеспечивает надежную работу каждого кон тактного модуля. Благодаря наличию тел 8 качения, опирающихся о неподвижные 4 и подвижные 2 кольца, а также стоек 10, происходит фиксация в осевом направлении неподвижного кольца 4 относительно подвижного кольца 2 и каждого модуля при одновременном обеспечении вращения подвижного кольца 2 относительно неподвижного 4 кольца, Это вращение сопровож дается перекатыванием тел 8 качения между поверхностями сепараторного кольца 9 и поверхностями подвижного и неподвижного колец. В процессе передачи радиального биения от под- ЗО вижных колец неподвижным кольцам тела 8 качения смещаются в радиальном направлении, обеспечивая тем самым свободу перемещения неподвижного кольца относительно сепараторного кольца 9 для каждого модуля. В ходе этого процесса неподвижные кольца 4 качаются относительно планки 6, фиксирующей их от проворачивания в кожухе 5. Угол о их качения равен 40 с(.= ;-, где Ь - боковой зазор междуЬпланкой 6 и пазом 18; Ь - высота паза 18. Увеличивая или уменьшая зазор А изменяют угол о . Так как угол Ы. нерационально устанавливать больше,45 чем угол, на который совершается свободное перемещение неподвижных колец после сборки в пакет, то из этого условия вытекает, что планку необходимо выбирать с таким размером, чтобы указанный зазор Ь будучи деленный на высоту паза И) равен углу свободного перемещения подвижных колец после их монтажа в пакет, т.е.й- Откуда Ь = -(фиг. 4) .Е е Ф41Р а 55Введение планки и изолирующих элементов в форме колпачков позволяет зафиксировать от проворачивания в кожухе неподвижные кольца при фиксации подвижных колец, стянутых в пакете ротора, без необходимости ограничения перемещений неподвижных колец вдоль оси ВКУ и по радиусу его вращения с помощью втулок и изолирующих прокладок, как в известном устройстве. Введение изолирующих элементов в форме колпачков, укрепленных в местах соединения, позволяет изолировать кольцо после того, как к нему присоединили проводник без необходимости проведения шпилек через отверстия колец, что обеспечивает технологичность сборки, Выполнение планки съемной позволяет обеспечить предохранение неподвижных колец от проворачивания после того, как произведено крепление колпачков.В известном устройстве процесс крепления неподвижных колец к корпусу совмещен с процессом их установки в корпус, то в предлагаемом устройстве стало возможным разграничить эти процессы во времени, т.е. сначала произвести установку неподвижных колец совместно с модулями в пакет, а затем - фиксацию их с помощью съемной планки, разворачивая неподвижные кольца вокруг оси ВКУ таким образом, чтобы вертикальные пазы колпачков.совпали между собой с образованием общего паза и последующим введением в него съемной планки с целью ограничения неподвижных колец от проворачивания в кожухе.Наличие горизонтального дугообразного паза в изолирующем элементе в форме колпачка позволяет надеть колпачок на это кольцо в месте крепФления к нему проводника, разместить в пазу проводник, соединенный с неподвижным кольцом, при одновременном обеспечении вхождения в дугообразный паз той части кольца, которая соединена с проводником. Наличиегоризонтального тангенциального паза позволяет проводник, соединенный с торцом неподвижного кольца,изогнуть таким образом, чтобы его остальная часть могла быть зафиксирована преимущественно в горизонтальной плоскости, перпендикулярной оси ВКУ. При условии образования петли проводника, изогнутой по периферии неподвижного кольца и расположенной между точками крепления проводника к соответствующему неподвижному кольцу9 1112 и корпУсу, позволяет обеспечить свободу установки, т.е, возможность радиальных и осевых перемещений неподвижного кольца в процессе работы ВКУ без нарушения надежности электрического соединения между кольцом и соответствующим разъемом. Выполнение кожуха, состоящем из фланца и цилиндрической оболочки в составе двух половин, соединенных между собой 10 по плоскости, проходящей через ось ВКУ, обеспечивает укладку петель проводников на периферии неподвижных колец, что, в свою очередь, обеспечивает свободу установки отрезков проводников, соединенных с неподвижными кольцами, а следовательно, свободу установки последних,Вследствие того, что ширина вертикального паза в колпачке больше 20 толщины планки иа величину в, ае. также то, что торец планки установлен по отношению к торцу паза с - зазором, значение которого равно е - обеспечивает одинаковую 25 свободу неподвижных колец относительно кожуха, т.е, исключение неравномерности распределения контактных усилий между кольцами, обусловленной радиальным биением контактныхповерхностей колец, соединенных сротором относительно контактной поверхности неподвижных колец, а следовательно, обеспечивает одинаковоезначение контактного усилия междуупругими токопроводящими кольцами,подвижными кольцами ротора и неподвижными кольцами кожуха. Однакообеспечение этого качества в известном устройстве связано с наличиемустановочных изоляционных прокладок,стяжных шпилек и дистанционных втулок, что усложняет технологичностьсборки ВКУ. В предлагаемом устройстве свобода установки неподвижных колец также сохраняется, что создаетдополнительный эффект, заключающийсяв повышении технологичности сборки,которая обеспечивается за счет того,что планка выполнена съемной, а вустройство введены изолирующие колпачки с пазами,