Датчик для измерения давления щетки на коллектор электрической машины

 

1. ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ЩЕТКИ НА КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий измерительный элемент, установленньш между щеткой и нажимной пружиной в окне щеткодержателя, снабженньй первичными преобразователями, обра-зующими .электрический полумост -с выводами для подключения к измерительной аппаратуре, отличающийс я тем, что, с целью упрощения изготовления , повьшения чувствительности и точности, измерений, в него дополнительно введены две дугообразные листовые пружины, измерительный элемент вьтолнен в виде упругой пластины, которая установлена между указанными пружинами, симметрично расположенными выпуклостью наружу относительно измерительного элемента и образующими замкнутую несущуюнагрузку систему, при этом концы листовых пружин и измерительного элемента жестко-соединены между собой и снабжены ограничителями перемещения , а пружины снабжены опорныi ми накладками, которые расположены с вьтуклых сторон пружин и имеют (Л плоскости,которые параллельны тшоскости измерительного элемента, такой плоскостью одна из накладок опирается на щетку, а другая - на нажимную пружину. 2. Датчик поп. 1, отличающийся тем, что упомянутые ограничители перемещения и опорные кладки выполнены из электроизоляционо 4аь ного материала. Од 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1179464

<5>14 Н 01 R 39/58 с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪ|ТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,,;..." 7

К ABTOPGMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3657466/24-0 7 (22) 28. 10.83 (46) 15.09.85. Бюл. N - 34 (72) О.Ф.Дубовик и А.И,Каргин (7I) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения (53) 621. 3. 047 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1073834, кл. Н Oi R 39/58, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N- 1103314, кл. Н 01 R 39/58, 1983 (прототип) . (54)(57) 1 ° ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДАВЛЕНИЯ Ц ЕТКИ НА КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОИ МАШИНЫ, содержащий измерительный элемент, установленный между щеткой и нажимной пружиной в окне щеткодержателя, снабженный первичными преобразователями, обра †. зующими .электрический полумост с выводами для подключения к измерительной аппаратуре, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения изготовления, повьппения чувствительности и точности измерений, в него дополнительно введены две дугообразные листовые пружины, измерительный элемент выполнен в виде упругой пластины, которая установлена между указанными пружинами, симметрично расположенными выпуклостью наружу относительно измерительного элемента и образующими замкнутую несущую. нагрузку систему, при этом концы листовых пружин и измерительного элемента жестко соединены между собой и снабжены ограничителями перемещения, а пружины снабжены опорными накладками, которые расположены с выпуклых сторон пружин и имеют плоскости, которые параллеЛьны плоскости измерительного элемента, такой плоскостью одна из накладок опирается на щетку, а другая — на нажимную пружину.

?. Датчик по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что упомянутые ограничители перемещения и опорные накладки выполнены из электроизоляционного материала.

464

1 1179

Изобретение относится к электро. технике и предназначено для измерения давления щеток на коллектор электрической машины.

Известен датчик для измерения 5 давления щетки на коллектор элект,рической машины, содержащий корпус, предназначенный для установки между щеткой и пружиной в окне щеткодержателя, имеющий заплечики, на

10 которые опирается измерительный брус, снабженный первичными преобразователями, образующими электрический полумост, и выводы для подключения к измерительной аппаратуре.

Брус выполнен в виде балки равных упругих сопротивлений, воспринимающей усилие пружины по центру приложения силы через нажимной палец, установленный в направляющих (1).

Недостатком известного решения является сложность конструкции датчика, вызванная наличием нажимного пальца и направляющих для него.

Наиболее близким к предлагаемому является датчик для измерения давления щетки на коллектор- электрической машины, содержащий измерительный элемент, устанавливаемый между З0 щеткой и нажимной пружиной в окне щеткодержателя, снабженный первичными преобразователями, образующими электрический полумост с выводами для подключения к измерительной аппа-35 ратуре. Измерительный элемент выполнен. в виде равнобедренной трехгранной призмы, опирающейся на заплечики корпуса (2f.

Недостатком датчика является слож-40 ность изготовления за счет выполнения измерительного элемента в виде равнобедренной трехгранной призмы, опирающейся на заплечики корпуса, и воспринимающего усилие по центру 45 приложения силы. Такая конструкция при значительных вибрациях и частоте вращения электрической машины не обеспечивает стабильную передачу усилия пружины щеткодержателя по центру 50 приложения силы, т.е. на ребро призмы, и у нее ограниченные возможности по повышению. чувствительности к воспринимаемым нагрузкам, точности измерений из — за значительной толщины те- 55 ла призмы и места для установки преобразователей. Конструкция датчи" ка требует сборки измерительного элемента в корпусе с последующей изолировкой хВостовика пружины щеткодержателя и установки его на ребро призмы.

Цель изобретения — упрощение изготовления, повышение чувствительности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик для измерения давления щетки на коллектор электрической машины, содержащий измерительный элемент1установленный между щеткой и нажимной пружиной в окне щеткодержателя, снабженный

1 первичными преобразователями, образующими электрический полумост с выводами для подключения к измерительной аппаратуре, дополнительно введены две дугообразные листовые пружины, измерительный элемент выполнен в виде упругой пластины, которая установлена между указанными пружинами, симметрично расположенными выпуклостью наружу относительно измерительного элемента и образующими замкнутую несущую нагрузку систему, при этом концы листовых пружин и измерительного элемента жестко соединены между собой и снабжены ограничителями перемещения, а пружины снабжены опорными накладками, которые расположены с выпуклых сторон пру-. жин и имеют плоскости, которые параллельны плоскости измерительного элемента, такой плоскостью одна из накладок опирается на щетку, а другая — на нажимную пружину.

Ограничители перемещения и опорные наладки выполнены из электроизоляционного материала.

На фиг. 1 представлен датчик в окне щеткодержателя, вертикальный разрез; на фиг.. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид датчика в окне щеткодержателя сверху.

Датчик для измерения давления щетки электрической машины на коллектор содержит замкнутую несущую систе. му, образованную двумя дугообразными листовыми пружинами 1, выпуклостью наружу и симметричными между собой относительно оси, проходящей через плоскость измерительного элемента 2, выполненного в виде пластин, снабженного первичными преобразователями 3, например тензорезисторами, выводы которых образуют электрический полу1179464

По сравнению с прототипом устрой- ство проще в изготовлении, в нем отсутствуют подвижные части, датчик не боится ударов, так как измериgp тельный элемент защищен дугообразными пружинами, может устанавливаться на щетку любой из опорных плоскостей. мост для подключения к измерительной аппаратуре известным способом.

Концы пружин 1 и элемента 2 жестко скреплены и снабжены ограничителями 4 перемещения, предназначенными для ограничения поперечного перемещения несущей системы относительно оси датчика и визуальной центровки датчика в окне щеткодержателя.

Пружины 1 снабжены опорными наклад-,10 ками 5, которые расположены с выпуклых сторон пружин 1 и имеют опорные плоскости, которые параллельны плоскости. измерительного элемента 2.

Такой плоскостью одна из накладок 15 опирается на электрическую щетку 6, а другая — на нажимную пружину 7, установленную в окне щеткодержателя 8. Ограничители 4 и опорные накладки 5 выполнены из электроизоля- 20 ционного материала, например прессмассы АГ-4, для исключения возможности попадания датчика под напряжение электрической машины. Кривизна сопрягаемых поверхностей накладки 5 может .быть несколько большей, чем пружины 1, на величину порядка

0,02 мм. Размеры датчика, выбираются несколько меньшими размеров окна щеткодержателя 8 с учетом удлинения 30 измерительного элемента 2 при распрямпении пружин 1, работающих под нагрузкой на распор. Выполнение измерительного элемента 2 в виде пластины, растягивающее усилие к которой приложено по концам, обеспечивает установку преобразователей 3 на обеих ее поверхностях, при этом один из преобразователей 3 (один из длинобазовых транзисторов) для 40 повышения точности измерения и надежности датчика может быть использован для контроля работоспособности тензорезисторов путем сравнения их показаний. Чувствительность 45 измерительного элемента в пределах упругих деформаций повышается с уменьшением толщины пластины.

Устойчивость датчика на щетке .б оптимально обеспечивается при длине опорной плоскости накладки 5 не менее 1/3 площади щетки, а по ширине—

4 не менее ее 2/3. В датчике оптималь ны условия: модули упругости перво-. го рода для несущей системы Ен, . и измерительного элемента Е относятся как Е„ 8 Е» максимальное расстояние h между симметричными точками дугообразных пружин 1 и база (длина 3) измерительного элемента 2 должна относиться как 3 4h.

Работает датчик следующим образом.

Дугообразные пружины 1 несущей б системы с жестко закрепленными концами, воспринимая усилие нажимной пружины 7 щеткодержателя 8, испытывают упругие деформации сжатия и изгиба, распрямляясь, воздействуют суммарной составляющей на концы измерительного элемента 2, который размещен между ними. При соотношении модулей упругости пружин 1 и измерительного элемента 2 E> z 1 8 Е>, последний практически не является элементом конструкции несущей системы и непосредственно не участвует в распределении нагрузки, он испытывает усилие растяжения, которое несоизмеримо мало с нагрузкой.

Усилие растяжения, действующее на измерительный элемент 2,воспринимается установленным на нем тензорезис. тором и преобразуется в электрический сигнал, поступающий к измерительной аппаратуре (не показана).

Величина сигнала датчика зависит от растягивающего усилия, действующего на измерительный элемент.

Конструкция несущей системы, растягивающая измерительный элемент 2, позволяет подбирать такое его сечение, которое испытывает в режиме рабочих давлений нажимной пружины 7 щеткодержателя 8 напряжение в пределах упругих деформаций, что повышает чувствительность датчика.

1179464

Составитель M.Êóçíåöîâà

Редактор Л.Авраменко Техред М.Кузьма Корректор О.Луговая

Заказ 5689/57 Тираж 638 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4