Токосъемное устройство

 

1. ТОКОСЬЕМНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее концентрично расположенные неподвижное и вращающееся токопроводящие кольца, между которыми установлен упругий токопроводящий элемент и которые помещены на электрически изолированных корпусах, о т л и ч а ю вд е ее я тем, что, с целью повышения надежности и качества передачи электрических сигнашов, снижения стоимости изготовления, ,улучшения показателей ремонтопригодности , упругий токопроводящий элемент выполнен в виде замкнутой цилиндрической пружины, установленной в желобах, которые выполнены на контактных поверхностях колец, при этом радиус сопряжения желобов выбран меньше радиуса навивки цилиндрической пружины, а угол раствора желобов выбран в пределах 30-120 , а между контактными кольцами кангшов установлены раз делительные изоляционные шайбы. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контактные кольца и шайбы выполнены разъемньвли по диаметрашьным сечениям. СП 00 со со

„„SU„„,l 053199

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

М51) Н 01 R 3 2.8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (21) 3273669/24-07 (22) 08.04.81 (46) 07.11.83. Бюл. Р 41 (72) Э .В. Иосевич

- (53) 621 ° 3.047.69(088.8) (56) 1.:- Авторское свидетельство. СССР, 9 660132, кл. H 01 R 39/28, 1979.

Авторское свидетельство СССР

9 509925, кл, Н 01 R 39/28, )976. (54.)(57) 1, ТОКОСЬЕИНОЕ УСТРОЙСТВО содержащее концентрично расположен..ные неподвижное и вращающееся токопроводящие кольца, между которыми установлен упругий токопроводящий элемент и .которые помещены на элек трически изолированных корпусах, о т .л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и качест- ва передачи электрических сигналов, снижения стоимости изготовления, .улучшения показателей ремонтопригодности, упругий токопроводящий элемент выполнен в виде замкнутой цилиндрической пружины, установленной в желобах, которые выполнены на контактных поверхностях колец, при этом радиус сопряжения желобов выбран меньше радиуса навивки цилиндрической пружины, а угол раствора желобов выбран в пределах 30-120,амежду контактными кольцами каналов установлены разделительные изоляционные шайбы.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что контактные кольца и шайбы выполнены разъемньваи Е по диаметральным сечениям.

1053199 г

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам, осуществляющим электрическую связь между перемещающимися (в данном слу-. чае, вращающимися)отноаительно друг друга частями машин приборов, технологических агрегатов,. т.е. токосьемникам, а используемый в устройстве принцип токопередачи может быть ис" польэован как для прямолинейного, так и плоского криволинейного воз-., вратно-поступательного движений.

Известны токосъемные устройства, содержащие подвижное кольцо, которое обеспечивает электрический контакт с неподвижным бандажом с помощью трех токопроводящих колец, насаженных на упругие деформируемые (например, резиновые) ступицы. Относительное расположение колец определяется наличием сепаратора 2О (угол 120 .),. что позволяет .удерживать бандаж в положении, концентричном кольцу. При относительном вращении кольцо усилием контактного трения качения сообщает кольцам плане- 25 тарное движение, при котором они, перекатываясь по внутренней поверх-. ности бандажа, осуществляют электрическую связь в устройстве С1 3.

Наличие в данных устройствах. or- gp раниченного количества (только двух точек в каждом упругом элементе) кон-, тактных токопередающих сопряжений не позволяет получить надежное усреднение переходного сопротивления и приводит к улучшению качества передаваемого сигнала из-за повышения уровня позиционной флуктуации переходного сопротивления. !

Значительная флуктуация (неравно- 40 мерность) переходного сопротивления вызывается циклическими изменениями контактного давления в точках токопередачи, обусловленными ограниченной податливостью упругих элементов и 45 биением контактных поверхностей, образующих пространство, в котором перемещаются упругие элементы. Кроме того, для этих устройств характерны присутствие в зоне работы упругих элементов продуктов износа трущихся частей конструкции сепараторного устройства, отсутствие из-за замкнутых (кольцевых) конфигураций контактных колец и сепараторов воэможности выполнения ревизии, ремонта и восстановления устройства на валах, не имеющих свободного доступа с торца, отсутствие возмбжности выборочной замены упругих .контактных элементов в многоканальном исполнении данных 60 устройств, наличие дополнительного вредного трения",вызванного осевыми усилиями, удерживающими сепараториый узел в заданном осевом положении, необходимость свободной плаваю- 65 щей установки бандажа с дополнительным введением в электрическую цепь гибкого проводного звена, значительная технологическая сложность изготовления деталей и сборки уст-. ройств, обусловленная большим количеством и требованиями точности вхо° дящих деталей.

При этом не исключено (из-за наличия сепаратора) относительное *роскальзывание токопередающих поверхнрстей, вызванное погрешностью изго-. товления контактных упругих элементов, помещенных в одном канале.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является токосъемное. устройство, содержащее концентрично расположенные неподвижное и вращающиеся токопроводящие. кольца, между которыми установлен упругий токопроводящий элемент С2 3.

Однако для известного .устройства характерна недостаточная надежность. цель изобретения - повышение надежности и качествд передачи .электрических сигналов, снижение .стоимости изготовления и улучшение показателей ремонтопригодности и снижение момента вращения..

Поставленная цель достигается тем, . что упругий токопроводящйй элемент выполнен в виде замкнутой цилиндрической пружины, установленной в"же-. лобах, которые выполнены на контактных поверхностях колец,. при этом радиус сопряжения створок желобов выбран меньше радиуса навивки цилиндрической пружины, а угол раствора желобов выбран в пределах от 30-120О, а между контактными кольцами каналов установлены разделительные изоляционные шайбы.

Кроме того, контактные кольца и шайбы выполнены разъемными по диаметральным сечениям.

На фиг. 1 изображено токосъемное контактное устройство, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — профиль контактной поверхности контактного кольца.

Устройство (фиг. 1) состоит из подвижного, вращающегося корпуса 1, на наружную изолированную поверхность которого жестко через разделительные изоляционные шайбы. 2 установлен набор контактных колец 3 с наружным расположением желобов.

Концентрично корпусу 1 размещен неподвижный корпус 4, во внутреннюю изолированную цилиндрическую полость которого через разделительные иэоляционные шайбы 5 жестко. установлен набор контактных колец б так,. что осН желобов колец .3 и 6 оказываются . размещенными в параллельных плоскостях, перпендикулярных оси вращения ,корпуса 1.

1053199

В образованном конструктивным вы-. н бором диаметром колец 3 и б и ограни-. Н ченном в осевом направлении изоляцион- м ными шайбами 2.и 5 пространстве:поме- в щены упругие контактные элементы 7, ж заполняя по дуге d-(фиг. 2) желоба пары колец, лежащих в одной общей . б. плоскости (канале токопередачи). . У.

Для обеспечения возможности сборки устройства на бесконечных ва- э лах, а также контроля и замены в .. 10 о упругих контактных элементах корпуса 4 выполнены состоящими из двух. . e половин сопрягающихся соответствен-,, и но по .плоскости P. 8 Профиль же лобов (фиг,. 3) колец 3 и б выполнен 15 т по параметрам з и и так, .что при фиксированном значении удельного . н усилия 5 элемента 7 на контактные кольца обеспечивается необходимое . .". к для уверенной токопередачи контактное20 н давление )Ч. н

Рассмотрим работу предлагаемого . . ж устройства на одной из возможных т модификаций его,исполнения (для: слу-. н чая вращательного движения). 25 в

Электрический сигнал подводится т к контактному кольцу б, расположен-. в ному иа электрически изолированном 1у корпусе 1, который в свою очередь .;н жестко закреплен на неподвижной час« З0 б ти.машины. Передача электрического, . Р сигнала между кольцами 3 и б осущест-. вляется через: податливый упругий то"; . копроводящий элемент 7, расположенный

B пространстве между этими кольцами.

Элемент 7., представляющий собой, . бесконечную (замкнутую в кольцо); например -цилиндрическую плотно навитую внатяг пружину (наружный диаметр пру-, жины 2 " .10 мм) из проволоки напри; 40 мер, круглого сечения с низким удельным электрическим сопротивлением: и высоким пределом упругости (напркмер, нормализованная бронза БР.Б-2).:

Конструктивно элемент 7 выполнен сле-45 дующим образом: навивка, замок, термообработка, покрытие.

Один из возможных технологичес« ких процессов изготовления упруГиХ токопередающих элементов:состоит B 50 следующем: навивка внатяг пружинной заготовки с характеристикой растяжения сР =С (Р-Рц), где РΠ— начальнйй натяг навивки; P — растягивающая нагрузка; с - жесткость пружины Раз" делка торцов пружины по замок; сборка замка и ego очистка, термообработка (нормализация, старение), гальваническая обработка (пассивная, серебрение, золочение).

Межканальную гуоляцию колец 3 и б обеспечивают изоляционные шайбы 2 и 5 °

При работе устройства вращение корпуса 1 относительно корпуса 4, соответственно, приводит к перемеще-,65 ию кольца 3 относительно кольца б. аходящийся в пространстве между нии упругий сдеформированный токопроодящий элемент 7 в ходе такого двиения осуществляет перекрывание по онтактным поверхностям колец 3 и б ез скольжения, сохраняя при этом гол охвата о(, неизменнйм по величине.

При этом осуществляется передача лектрического. сигнала, поскольку дновременнб на дуге элемент 7 потоянно в ходе своего движения остатся в многоточечном {число . витков ружины, укладывающееся в сектор, пределяемый. углом а() контакте с . окопроводящими кольцами 3 и 6.

Использование изобретения по сравению с известным значительно повыает надежность передачи электричесого сигнала:из-за резкого увеличеия показателя усреднения переходого сопротивления, на порядок сниает требования по точности относиельного Расположения рабочих поверх- . остей токоподводящих колец, дает. озможнбсть ревйзии, заменй упругихокопередающих элементов выборочно любом произвольно взятом канале стройства и установки устройства а срединный участках валов без раэорки их подшипниковых узлов и наущения кинематических связей оснащаемой данным устройством машины.

При этом, существенно снижается. рудоемкость изготовления и габаиты устройства, так как исключен сепараторный .узел и сокращено количество упругих токопередающих элементов (один в каждом канале. вместо трех, используемых в известных уст- . ройствах), увеличивается ресурс ра- боты устройства за счет резкого увеличения количества контактных токопроводящих площадок в каждом канале и снижения необходимого для уверенной передачи сигнала удельного контактного давления существенно упрощается конструкция устройства.из-за отсутствия необходимости делать неподвижное токоприемное кольцо плавающим, увеличивается ресурс ра-. боты, так как необходимый уровень контактного давления .в устройстве ,может быть оптимизирован посредством

:соответствующего выбора конструктив- . ных параметров .желобов контактных ко -. лец без увеличения упругих напряжений .кручения в проволоке токопроводящего упругого элемента. Эти преимущества предлагаемого изобретения обусловлены, в части увеличения коммутаци" онной надежности, высокой степенью усреднения переходного сопротивления.

Снижение требований по точности взаимного расположения контактных колец достигается выбором значений .

/д/, /Ь/ и /И/ (фиг. 1). Образующие" ся.при таком выборе осевые (Ь-3) ы.6

1053199

Фю/2. Р

Составитель В. Чернова

Редактор С. Саенко Техред И. Асталош Корректор Л. Патай

Заказ 8891/52 Тираж 590 Подписное

I. ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент™, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 радиальные (й) зазоры делают конструкцию малокритичной к осевому нерегули-. руемому смещению, радиальным биениям, относительному эксцентриситету колец 3 и 6, а также отклонению от ркруглости их контактнйх поверхностей»

Требование встраиваемости устрой-, ства в машины и механизмы беэ их разборки, а также выборочная ревизия и замена упругих контактных злемен- 1О тов обеспечивается.тем, что корпуса

1 и корпуса 4 с закрепленными на них кольцами 3 и 6 выполнены разъемными по диаметральным сечениям Я и P.

Образуемые в этих сечениях разрывы

d" è Р контактных поверхностей с избытком перекрываются углом охвата.

/cL/ упругого токопередающего элемента.

Форма поперечного сечения контактных колец в предлагаемом. решении позволяет выбором значений параметров;

j u R (фиг. 3) обеспечивать необ« ходимую величину контактного давления И при неизменной изгибной жесткости, определяющей усилие прижима упругого токопередающего элемента к контактному кольцу.