Токосъемное устройство

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение надежности токосъема и упрощение наладки устройства. Токосъемное устройство содержит вращающийся вал 15 расположенный в корпусе , роторную систему KOHTaKtHbix колец 4, каждое из которых контактирует со щеткой 7, выполненной в виде пластинчатой гофрированной пружины , охватывающей контактное кольцо. Щетка является симметричной относительно оси вращения ротора и при этом опирается концами на две неподвижные опоры 6, укрепленные на корпусе. Центральный угол контактного кольца, охватываемый щеткой, между точками контакта составляет 130-15С. , высота гофр составляет 1,6-1,8 диаметра контактного кольца. Один из концов щетки жестко связан с одной из упомянутых опор, а другой конец щетки связан Q с другой опорой с возможностью перемещения в опоре. 2 ил. б (Л П со сд со оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 Н 01 R 39/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3901095/24-07 (22) 24.05.85 (46) 15.06.87. Бюл. ¹ 22 (72) П.И.Капустенский, С.Г.Гостогрыз, Ю,В.Григорьев, Е.M,Ñåìåíîâ и Л.Г. Корепанов .(53) 621.3.047(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 915145, кл. Н 01 R 39/18, 1980 °

Патент США 365297 1, кл. 339-8, 1972. (54) ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повьппение надежности токосъема и упрощение наладки устройства. Токосъемное устройство содержит вращающийся вал 1, расположенный в корпусе, роторную систему контакТных колец 4, каждое из которых контактирует со щеткой 7, выполненной в виде пластинчатой гофрированной пружины, охватывающей контактное кольцо.

Щетка является симметричной относительно оси вращения ротора и при этом опирается концами на две неподвижные опоры 6, укрепленные на корпусе. Центральный угол контактного кольца, охватываемый щеткой между точками конЭ о такта составляет 130-15С. высота гофр составляет 1,6-1,8 диаметра контактного кольца. Один из концов щетки жестко связан с одной из упомянутых опор, а другой конец щетки связан с другой опорой с возможностью пере- @ мещения в опоре. 2 ил.

1 13

Изобретение относится к электротехнике для создания контактных токосъемных устройств и может быть использовано для передачи электрических сигналов от неподвижного объекта к вращаемуся и наоборот при тензометрии вращающихся объектов.

Целью изобретения является повышение надежности токосъема и упрощение наладки устройства.

На фиг. 1 изображено токосъемное устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 — конструкция щетки.

На полый вал 1, в отверстие которого пропущен проводник 2, соединенный с объектом измерения, через изолирующее кольцо 3 посажено контактное кольцо 4, соединенное с проводником

2, входящее с валом 1 и изолирующим кольцом 3 в роторную систему, В корпусе 5 на неподвижной опоре 6 статорной системы, выполненной из диэлектрика, одним из концов жестко закреплена щетка 7, выполненная в, виде металлической пластинчатой пружины, изогнутой в виде двух гофр и установленной симметрично относительно оси вращения ротора. Боковые поверхности двух гофр охватывают контактное кольцо 4, образуя с ним,. скользящий контакт в двух точках.

Центральный угол с контактного кольца охватываемый щеткой между точкаФ о ми контакта, составляет 130-150,а . высота (11) гофр находится в пределах

1,6 — 1,8 диаметра (d) контактного кольца. Щетка 7 другим концом связана с опорой 8 с возможностью регулируемого перемещения в опоре 8, для этого щетка 7 подпружинена с помощью регулировочнога винта 9, закрепленного неподвижно на конце щетки, например, пайкой. На винт 9 навинчена регулировочная гайка 10, установленная в пазу неподвижной .опоры 8, укрепленной на корпусе 5 и выполненной из диэлектрика. Положение винта 9 фиксируется контргайкой 11. Щетка 7 соединена с проводником измерительной схемы. На опоре 6 одним концом закреплена консоль 12, выполненная в виде пластинчатой пружины, на свободном конце которой установлена подушка 13 призматической формы, выполненная иэ фетра и образующая скользящий контакт с контактным кольцом 4 роторной системы.

Токосъемное устройство работает следующим образом.

17533 2

10

15 экспериментальных исследований. Было изготовлено несколько комплектов

Щетка 7 поверхностями гофр охватывает контактное кольцо 4 роторной системы и за счет упругой податливости гофр создается упругий сколь,зящий контакт в двух точках на поверхности контактного кольца 4, что обеспечивает передачу электрического сигнала от неподвижного объекта к вращающемуся и наоборот.

Выбор центрального углаеС обхвата щеткой 7 контактного кольца в предео лах 130-150 при высоте гофр щетки

1,6-1,8 диаметра кольца 4 был произведен в результате теоретических и щеток, охватывающих центральные уго лы контактного кольца от 120 до 170 при определенной высоте гофр в интервале от 1,5 до 2,0 диаметра контактного кольца, который для соблюдения идентичности условий эксперимента был принят постоянным, и все щетки испытывались вместе в многоканальном токосъемном устройстве на протяжении одинакового времени работы. Оценка качества работы различных по параметрам щеток контактных пар проводилась по двум критериям: количеству отказов (потерь контактов) за время работы и среднеквадратическому отклонению переходного сопротивления от математического ожидаемого. Результаты экспериментов согласовались с теоретическими исследованиями устройства с позиций механики взаимодействия щетки 7 с контактным кольцом. При этом исходили из того, что для обеспечения электрического контак ra щетки 7 с кольцом 4 щетка в каждый мо— мент времени должна поджиматься к кольцу некоторой силой R (фиг. 2).

Пусть существует некоторое предельное значение силы R с уменьшением которого электрический контакт нарушается, или возрастает переходное сопротивление. Эта.сила N обеспечивается силой предварительного прижатия щетки к кольцу (регулируемой с помощью элементов 9 — 11 в опоре 8), которая в свою очередь определится геометрической суммой сил R действующих на обе гофры щетки 7, N

oL

2R cos †.. Из этого выражения следу2 ет, что при больших углах Ы требуется меньшее усилие прижатия щетки, чем при меньших для того, чтобы обеспечить одно и тоже значение нормаль1317533

0(.. ol

H = d tg —.sin—

2 2

15 нием

5

2 ной реакции R на поверхностях гофр.

Это объясняет более низкие показатели .надежности, полученные при экспериментах, при углах оа с 130, что и определило нижнюю границу диапазона охватываемых центральных углов.При о увеличении угла обхвата свыше 150 угол Р (фиг.2) профиля гофр щетки

7 уменьшается и начинает сказываться влияние клинового эффекта, при этом 10 щетка теряет способность к относительным перемещениям в направлении действия силы N т.е. теряет способность самоустанавливаться в каждый момент времени. Условие заклинивания контактного кольца 4 между гофрами щетки 7 в направлении действия этой силы можно представить выражегде с — угол трения при Ч = arctg f, где f — коэффициент трения.

При сухом трении бронзы по брон- 25 зе (материал кольца 4 и щетки 7) коэффициент трения скольжения сосо тавит 0 07 тогда угол трения q = 4 .

Следовательно, предельное значение для угла профиля гофр по условию 30

0 заклинивания равно Р =2 q =8, этому значению соответствует предельное

О значение угла обхвата о = 180 — P = о

172 .Однако поскольку коэффициент трения не является постоянным во вре- 35 о мени, то при значениях а ) 150, являющихся близкими к предельным, как показали эксперименты, щетка то заклинивает, то не заклинивает в направлении действия силы N, т.е, то 4р самоустанавливается, то заклинивается; и такое прерывистое состояние приводит к ее автоколебаниям, что в свою очередь приводит к нарушению контакта или отрыву щетки. Поэтому 45 верхний предел угла обхвата оа выбран

150, при этом значении сохраняется надежная работа устройства.

При выборе высоты гофр щетки исходили из того, что для лучшего использования других свойств гофры необходимо расположить точки контакта щетки с контактным кольцом на продольной оси симметрии гофр (фиг. 2), при этом высота гофр равна 55

h-=Н-2е, где Н вЂ” теоретическая высота гофр, е — срез вершин гофр на закругление, 4

Из построения (фиг. 2) следует, что о при о = 130, положив е = 0,2Н, получим h = 1,62d.

С увеличением угла р обхвата величина Н сильно возрастает, поэтому необходимо увеличить срез на закругление гофр, так как с увеличением размера щетки увеличивается ее масса и инерционность, а следовательно, снизится вибростойкость и надежо ность работы. Поэтому при ос = 150 принято е = 0,5 Н, при этом h=1,8d.

Экспериментальные данные подтверждают, что при h 1,8d ухудшается работа щетки из-за возрастания ее массы, а при h c 1,6d работа щетки ухудшается из-за худшего использования упругих свойств гофр.

За счет того, что щетка 7 является симметричной относительно оси вращения ротора и при этом опирается концами на две неподвижные опоры корпуса, причем одним своим концом щетка неподвижно закреплена на опоре 6 (фиг. 1), а второй конец связан с опорой с возможностью регулируемого перемещения опоры 8, обес печивается регулируемое контактное нажатие и способность фиксации щетки 7 относительно кольца 4 в пределах укаэанных углов обхвата, что повышает надежность токосъема и упрощает наладку и настройку устройства.

За счет того, что фетровая подушка 13 с помощью пружинной консоли

12 прижимается к контактному кольцу

4, обеспечивается удаление с контактной дорожки продуктов трения контактной щетки 7 по кольцу 4. Кроме того, фетровая подушка 13 пропитывается смазкой и при вращении кольца 4 смазка с фетровой подушки подается на контактную дорожку, защищая поверхность этой дорожки от взаимодействия с окружающим воздухом, а следовательно, в определенной степени от образования окисных пленок как на поверхности контактноrî кольца, так и на контактирующих поверхностях щетки 7. Снижая коэффициент трения, смазка способствует тем самым снижению износа контактирующих пар. Причем продукты износа собираются на подушке 13 со сторонц

Формула изобретения

Токосъемное устройство, содержащее расположенные в корпусе вращаю цийся вал с роторной системой контактных колец, каждое из которых контактирует с щеткой, выполненной в виде пластинчатой гофрированной

Составитель N. Кузнецова

Редактор Н. Слободяник Техред М.Ходанич Корректор A.Çèìoêañoâ

Заказ 2428/49 Тираж 625

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 13 набегающей на нее зоны контактного кольца 4 благодаря улавливающей спо- собности смазки, обусловленной ее вязкостью, а чистая смазка, не перемешанная с продуктами износа, удерживается в моне подушки 13, расположенной со стороны сбегающей зоны контактного кольца 4, и подается вследствие вращения кольца на его поверхность, а далее в зону контакта.

17533 6 пружины, охватывающей контактное кольцо и образующей с ним скользящий контакт в двух точках, щетка является симметричной относительно оси вращения ротора и при этом опирается концами на две неподвижные опоры, укрепленные на корпусе, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности токосъе10 ма и упрощения наладки устройства, центральный угол контактного кольца, охватываемый щеткой между точками контакта, составляет 130-150, высота гофр составляет 1,6-1,8 диаметf5 ра контактного кольца, при этом один иэ концов щетки жестко связан с одной из упомянутых опор, а другой конец щетки связан с другой опорой с возможностью регулируемого перемещения в опоре.