Щеткодержатель для электрической машины

 

ЩЁТКОДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий роликовую щётку, расположенную на оси, связанной с токопроводом, нажимной элемент , выполненный в виде пружины, и опорный кронштейн, связа нньгй с нажимHbBs-i элементом, отличающийся тем, что, с цельюповышения надёжности контакта щётки с коллектором, он снабжён демпфером, вьшолненным в виде прокладки из металлорезины и установленным в углублении, вьшолненном в центральной части оси, демпфер соединён с нажимным элементом, который другим концом соединён с опорньм кронштейном, на ошюм конце оси жёстко установлена сферическая втулка, выполненная из электропроводящего материала, которая установлена внутри роликовой щётки с возможностью качения, другой конец оси шарнирно соi единён с опорным кронштейном. (Л С со ьэ ел о о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН здп Н 01 R 39/28

ОПИСАНИЕ И30БРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г \

МВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3427254/24-07 (22) 22.04.82 (46) 30. 07 . 83. Бюл, Ми 28 (72) В. Г. Толкачев (71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 621. 313,047.69 (088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

М 82712, кл. Н 02 K 13/10, 1948, 2. Авторское свидетельство СССР

М 520654, кл. Н 01 К 39/28, 1977, Ф (54) (57) ШЕТКОДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий роликовую щетку, расположенную на оси, связанной с токопроводом, нажимной элеÄÄSUÄÄ 1032500 А мент, выполненный в виде пружины, и опорный кронштейн, связанный с нажимным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контакта щетки с коллектором, он снабжен демпфером, выполненным в виде прокладки из металлорезины и установленным в углублении, выполненном в центральной части оси, демпфер соединен с нажимным элементом, который другим концом соединен с опорным кронштейном, иа одном конце оси жестко установлена сферическая втулка, выполненная из электропроводящего .материала, которая установлена внутри роликовой щйтки с возможностью качения, другой конец оси шарнирно соединен с опорным кронштейном.

1032500

Изобретение относится к электротехни

Ке, В частности K конс трукттиям ТОКО съемных узлов электрических машин с роликовыми щетками.

Известен щеткодержатель, содержащий роликовую щетку, одетую на ось, которая связана с токопрдвором, нажимной элемент, выполненный в виде пружикьт, и опорный кронштейн, взаимодействующий с нажимным элементом $1) .

$6

Недостатками такого щеткодержателя являются низкая надбжность контакта щетки с коллектором эа счет. непараллельности оси вращения щетки и оси врацтения коллектора и отсутствия демпфера малых вибраций. Непараллельность оси вращения щетки с осью коллектора обусловлена неперпенднкулярностью оси щетки и оси окна опорного кронштейна, которая неизбежно возникает при изготовлении щеткодержателя, а также неперпендику— лярностью оси окна опорного кронштейна и оси вращения коллектора, которая возникает при установке шеткодержателя. Это ведет к уменьшению пятна контакта щетки с коллектором, Отсутствие демпфера малых возмущений ведет к более частым отрывам щетки от коллектора, а следовательно, и к временной потере контакта вообще, так как все воз- З0 мущения передатотся на нажимной элемент.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является щеткодержатель, содержатций роликовую щетку, одетую на ocb которая связана с токоподводом, нажимной элемент, выполненный в виде пружины, и опорный кронштейн, связанный с нажимным элементом 1 2 (, Недостатками данного устройства являются низкая надйжность контакта щетки с коллектором за счет непараллельности оси вращения щетки и оси вращения коллектора и отсутствия демпфера малых колебаний. Непараллельность оси вращения щетки с осью коллектора обесПечивается непараллельностью оси щетки и оси качания рычага, которая возникает при изготовлении шеткодержателя, а также непараллельностью оси качания рычага ч0 с осью коллектора, которая возникает при установке кронштейна шеткодержателя.

Эти погрешности приводят к перекосу щетки относительно коллектора, что ведет к резкому уменьшению площади пят

55 на контакта. Отсутствие демпфера малых колебаний щетки при работе машины ведет к тому, что возмущающие силы передаются на нажимной элемент и раскачивают его. Это ведет к отрывам щетки от коллектора даже при малых возмущениях, так как уменьшается сиги нажатия на щетку, и к увеличению амплитуды колебаний щетки. При этом полностью нарушается контакт щетки с коллектором. Применение рьгчага, связанного с осью, ведет к увеличению сил инерции и величине отрыва щетки от коллектора.

Uerbsü изобретения — повышение надйжностй контакта щетки с коллектором, Поставленная цель достигается тем, что шеткодержатель, содержащий роликовую щетку, расположенную на оси, связанной с токопроводом, нажимной элемент, выполненный в виде пруж пты, и опорный кронштейн„связанный с нажимным элементом, снабжен демпфером, вьптолненттым в виде прокладки из металлорезины и установленьтм в углублении, выполненным в центральной части оси, демпфер соединйн с нажимным элементом, который другим концом соеди-: нен с опорным кронштейном, на одном конце жестко установлена сферическая втулка, выполненная из электропроводяшего материала, которая установлена внутри роликовой щетки с возможностью качения, другой конец оси JGp нирно соединен с опорным кронштейном.

Такая конструкция щеткодержателя для электрической машины позволяет повысить надйжность контакта щетки с коллектором эа счет параллельности оси вращения щетки и, следовательно, полного пятна контакта щетки с коллектором, а также эа счет применения демпфера.

Параллельность оси вращения щетки и оси вращения коллектора достигается применением сферической внутренней поверхности роликовой щетки, которая позволяет щетке автоматически самоустанавливаться при любом положении оси щеткодержателя, Самоустанов щетки позволяет получить надйжный контакт (300%) даже при конической и других формах коллектора, а также снизить требования к изготовлению всего щеточноколлекторного узла.

Использование в щеткодержателе демпфера, выполненного в виде прокладки из металлорезины, расположенными между осью щетки и нажимным элементом, позволяет гасить колебания с малой амплитудой. Погашение колебаний обусловлено принудительным сжатием демпфера под действием возмущающей силы и последующим распрямлением его после снятия нагрузки. При этом происходит рассеива-

3 1032 ние энергии на трение частей цемпфера.

Такой демпфер сохраняет свою работоо способность при нагреве (- 100 С и более) щеткодержателя в процессе работы машины. Расположение демпфера л1еж-ду осью щетки и нажимным элементом позволяет изолировать последний от колебаний щетки с малой амплитудой. Это приводит к быстрому входу щетки в контакт с коллектором после ее отрыва, так lp как нажимной элемент остается на месте, Кроме того, данный щеткодержатель имеет меньшие габариты и, следовательно, меньший момент инерции, что позво-. ляет при тех же энергозатратах быстрее вернуть щетку в контакт с коллектором.

На чертеже изображена конструкция щеткодержателя для электрической машины, (главный виц с местным разрезом щетки) ..

Щеткодержатель для электрической машины состоит из роликовой щетки 1, сферической втулки 2, оси 3, демпфера

4, нажимного элемента 5 и опорного кронштейна 6. 25

Роликовая щетка 1 шеткодержателя выполнена из электропроводящего материала с внутренним центральным сферическим каналом.- Внутри роликовой щетки 1 расположена сферическая втулка 2, которая выполнена из электропроводящего материала и жестко связана с осью 3, например, с помощью прессовой посадки. Ось 3 выполнена B виде стержня, шарнирно связанного с опорным

35 кронштейном 6. Ось 3 между щеткой;, 1 и кронштейном 6 имеет углубление в центральной части, в котором расположен демпфер 4, Демпфер 4 выполнен в виде прокладки из металлорезины. Нажим-4 ной элемент 5 выполчен в виде пружины, например, сжатия, связанной одним концом с демпфером 4, а другим - с опорным кронштейном 6. Элемент 5 предназначен для создания постоянной силы нажатия 45 щетки на коллектор. Опорный кронштейн

6 выполнен в виде пластины, которая является несущим элементом шеткодержателя и служит для крепления к траверсе электрической машины.для электрического соединения щетки 1 с электрической системой машины ось 3 связана с токоподводом, например, с помощью гибкой связи.

4L

Устройство работает следующим обра 55 зом.

Сила нажатия нажимного элемента 5 через демпфер 4, ось 3 и втулку 2 пе500 4

ОедаЁтсЯ иа 111стк" 1, и!!иж!Г!ал cr. к кол лектору. Тэк 1х Образом, создается по— столш1ое поцжатие щетки l к коллектору.

При e j,f !цетка 1 амоус jQпавливается и полностью 111!! -жи! иется к ко 1лек !Ору так как Опа c! =":.зцно повора п1ваетсл на сферической ит .; ке 2. В процессе работы эГ1ект13и 1есео11 ма11111!и со стороны коллек тора нэ щетку 1 !iefjñòâóþò. возмущающие силы, которые через втулку 2 II ось 3 переда1отся на демиф"р 4. При малой ве— л1гпп1е приклэдываемой! силы к щетке 1 она полность!О рассеиваетсл цемпфером 4.

Это позволяет щетке 1 Обог1гуть препят ствие без отрыва коллектора и сохранить контакт с ним. При приложе!пп- силы больIIjoI1 величц1п;! к щетке 1 со сторо!ы коллектора происходит передача ее на нажимпой элемент 5. Это вызьвает отрыв щетки от коллектора, TQI. как гемпфор рассеивает только часть энергии удара. Остав- .; шаяся энергия сжимает пруж!1ну нажимно- :, ГО элемента 5 и ОтвОдит ocLò- 3 сО щеткой

1 от кол!1екто1м. Отрыв щетки 1 в данном случае происходит на небо!1ьшу1О вь1соту и последу1ошие ее jñолсбания быстро затухают за с*1ет рассеивмпм энергии возмущения на трение в демпфере 4. После этого снова Восс TQIIBB1и1ьается контакт шетки 1 с коллектором.

Предлагаемая копструкцил щеткодержателя выгошю Отличаетсл от известных щеткоцержате11О11 электрических ма1шп1, например, посто нного тока серии "П" в качестве (базового обьокта), так как позволяет пов!!сить пацежпость контакта

ЩЕТКИ С КОЛЛЕКТОРО .1 И С ИЗИТЬ ИЗНОС щетки. Надежность контакта повышается за счет выпо;1иения щетки в 1!Нде ролика, который более плавно п1еодолевает неровности коллектора, а также за счет самоустаповки щетки и наличия демпфера с энергопоглошением. Самоустановка щетки относительно коллектора позволяет получить 100 -пое пятно контакта при любых формах коллектора (элипсность, конусность и смещение IjeIITpQ вращения). Наличие цемпфера в виде металлорезины позволяет получить эффективное рассеивание мальл возмуще1п1й, что ведет к огибан!по препятствий без отрыва щетки or коллектора. Это резко увеличивает -надежность контакта, так как щетка постоянно вибрирует с малой амплитудой. С п1жение износа щетки обусловлено ее формой, вьп1олненной в виде ролика, и работой в режиме качения. Это привоппт к увеличе1ппо срока службы роликовой щетки примерно в 10

1032500

Составитель В, Чернова

РедактоР Ю. СеРеда ТехРед М.Тепер Корректор О. Билак

Заказ 5412/55 Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

).1;3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

1и пи л IlIITl "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 раз, ток как трение качения иа порядок меньше трения скольжения шетки но коллектору, Такая замена шеток увеличивает, время между техническими обслуживания. ми шеткодержцтелей, определякнштхся износом шетки.