Щеточный узел электрической машины

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструировании щеточных узлов электрических машин со скользящим электрическим контактом. Целью изобретения является увеличение ресурса щетки. Промежуточных элемент в щеткодержателе имеет стенки 6 и 7, опирающиеся на края щетки под углами: α<SB POS="POST">2</SB> на набегающем крае и α<SB POS="POST">1</SB> на сбегающем крае, причем 85°≤α<SB POS="POST">2</SB>≤90°, а α<SB POS="POST">1</SB> и α<SB POS="POST">2</SB> связаны соотношением. При эксилуатации щеточных узлов в условиях повышенных вибраций вспомогательный промежуточный элемент 5 выполняют из упругого материала либо с накладками на отогнутых стенках 6, 7. В тех случаях, когда вспомогательный промежуточный элемент 5 выполнен в виде узкой ленты и опирается по центру верхней грани щетки не по всей ее ширине, к нему перпендикулярно крепится дополнительный элемент, выполненный в П-образным или в виде дуги полуокружности. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Í 01.R 39/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4255723/24-07 (22) 03.06.87 (46} 07.01.90. Еюл. Г 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт электроугольных изделий (72) Б.А.Глускин, Ю.С.Судаков, И.Ю.Еремина и А.А.Еремин (53) 621.3.047.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 961012, Kà. н 0! R 39/40, !979.

Патент Японии Л 58-58790, z. н 01 R 39/43, 1988 °

Авторское свидетельство СССР

tl 799061, кл. Н 01 R 39/42, 1979 (54) ЩЕТОЧНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

МАШИНЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструировании щеточных узлов электрических машин со скользящим элекÄÄSUÄÄ 1534576 А 1 тр ическим конта ктом. Цел ью изобретения является увеличение ресурса щетки. Промежуточный элемент в щеткодержателе имеет стенки 6 и 7, опирающиеся нг края щетки под углами;

d на набегающем крае и d., на сбега. ющем крае, причем 85 (, 690 à d, и связаны соотношением, При эксплуатации щеточных узлов в условиях повышенных вибраций вспомогательный промежуточный элемент 5 выполняют из упругого материала либо с накладками на отогнутых стенках 6, 7. В тех случаях, когда вспомогательный промежуточный элемент 5 выполнен в виде узкой ленты и опирается по центру верхней грани щетки не по всей ее ширине, к нему перпендикулярно крепится дополнительный элемент, выполненный

П-образным или в виде дуги полуокружности. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

1534576

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструировании щеточных узлов электрических машин со скользящим электрическим контактом.

Цель изобретения - увеличение ресурса щетки, На фиг.l изображен щеточный узел, разрез; на фиг,2 - вариант выполнения 10 промежуточного элемента; на фиг.3 еще один вариант промежуточного элемента .

Щеточный узел содержит щетку 1, в нижней части контактирующую с кол- 15 лектором 2, щеткодержатель 3 и нажимное устройство 4, к которому крепится промежуточный элемент 5, выполненный в виде скобы, для передачи редукции нажатия на щетку, причем стенка 6 20 элемента 5, опирающаяся на набегаю, щий край щетки, наклонена К поверхности щетки под углом Ы, а стенка 7 элемента 5, опирающаяся на,сбегающий край щетки, наклонена к поверхности щетки под углом a(„. Скоба имеет полку, соединенную с нажимным элементом 4, На фиг.1 показаны также силы, действующие на щетку: сила трения

Р = pP, где р - коэффициент трения, 30

P -; Р = Р sinЫ давление на сбегающий край щетки;

P „= P sin с(, — давление на набегающйй край щетки, Промежуточный элемент 5 может быть выполнен с накладками 8, выполненными из упругого материала, например резины, закрепленными на отогнутых стенках 6 и 7 элемента 5, непосредственно контактирующими со щеткой l (фиг.2).

На фиг,3 изображен вариант выполнения промежуто чного элемента 5 со стенками 6 и 7, опирающимися на середины набегающего и сбегающего краев 4g щетки, перпендикулярно которому закреплен дополнительный элемент с концами 9 и 10, опирающимися на середины аксиальных краев щетки под. углом

90, выполненный в виде дуги полу- окружности или П-образным.

В щеточном узле возникает разница давлений Р - Р,. на сбегающем и набегающем краях щетки, уравновешивающая опрокидывающий момент силы трения, действующий на щетку со стороны коллектора (фиг,1). Для исключения пере коса щетки в обойме щеткодержателя необходимо, чтобы давление Р на сбегающем крае щетки было больше давления Р на набегающем крае на .величину, 1 уравновешивающую опрокидывающий момент силы трения F действующей на щетку со стороны коллектора. По мере износа. щетки величина этого опрокидывающего момента уменьшается. Поэтому условие для определения разницы давлений имеет вид мин Fe P — F

2 где r - первоначальный радиальный размер щетки; т „„- радиальный размер щетки после изнашивания, t — - тангенциальный размер щетки, Разделив неравенство на величину силы нажатия P на щетку и учитывая, что -- = sin Ы, — = sino(получаем

Р . Р„

Р Р Р соотношение

АЙАГ мин — — — — (sin î(а — sin („«( Х

t t

Таким образом, разница давления

Р z - P „на сбегающем и набегающем краях щетки позволяет исключить пере" кос щетки в щеткодержателе, вызванный действием силы трения на щетку со стороны коллектора.

Кроме того„ при работе щеточного узла электрической машины часто наблюдается искрение„ вызванное частичным отрывом щетки от коллектора. Это явление может быть вызвано вибрациями и биением коллектора, шероховатостями поверхностей ламелей и перепадами между ними. Для обеспечения безискровой работы скользящего контакта особенно важно исключить частичные отрывы на краях щетки, так как искрение чаще наблюдается на сбегающем крае щетки и иногда на набегающем.

При попадании щетки на неровность она обычно перекашивается иэ-за наличия зазора в щеткодержателе. Введенный промежуточный элемент не позволяет щетке перекашиваться в обойме, так как при подъеме края щетки, давление на этот край увеличивается и возвращает щетку в прежнее положение. При этом площадь контакта края щетки с коллектором увеличивается (по сравне. нию с перекошенным положением) и на данном крае щетки обеспечивается без" искровое контактирование. Промежуточный элемент, изготовленный из упругого материала, способен также демп5 15345 фировать колебания щетки относительно коллектора. Устранение искрения на краях щетки, вызванного неровностями профиля коллектора и опроки- . дывающим моментом силы трения на щетку со стороны коллектора, а также снижение уровня вибраций щетки относительно коллектора, позволяет уменьшить износ щеток и, следовательно, 10 повысить их технический ресурс.

Щеточный узел работает следующим образом.

Щетку t вставляют в обойму щеткодержателя 3 и соединяют нажимным эле- 1r ментом 4 через промежуточный элемент

5 таким образом, чтобы его стенки 6 и 7 опирались на середины набегающего и-сбегающего краев щетки 1. Иажимным элементом 4 через промежуточный элемент 5 прижимают щетку 1 к вращающе муся коллектору 2, Промежуточный элемент 5 перераспределяет силу нажатия P на щетку таким образом, что компенсируется опрокидывающий момент силы трения Г, действующей на щетку 1 со стороны коллектора 2, предотвращая тем самым перекос щетки в обойме щеткодержателя и частичный отрыв щетки от коллектора, что исключает искрение и уменьшает износ щетки. После износа щетки на величину (г — rÄ ), . соответствующую предельному состоянию по износу согласно техническим нормам, коллектор останавливают и производят замену щетки, Промежуточный элемент 5, выполненный из упругого материала либо с накладками из эластичного материала на концах, выполняет также функцию демп- 40

Фера, Демпфирующие накладки 8 на отогнутых стенках 6 и 7 (Фиг.2) элемента 5 также предохраняют щетки от выработки в местах контакта щетки со стенками 6 и 7 элемента 5 при эксплу- 4g атации их на электрических машинах, работающих в условиях повышенных вибраций. Промежуточный элемент нажимного устройства обеспечивает его устойчивость в аксиальном направлении в тех. случаях, когда промежуточный . элемент опирается по центру верхней. грани щетки не по всей ее ширине.

Работа устройства поясняется конкретными примерами, которые даны с

О интервалом углов наклона равным 5 так как при величине интервала менее

5 разница в показаниях находится на уровне ошибки измерения, 76

Пример 1, Изготавливают щеточныи узел, содержащий щетку, щеткодержатель и нажимное устройство, к курку которого с помощью шплинта прикрепляют промежуточный элемент, концы которого устанавливают на сбегающем крае щетки под углом d = 80, на набегающем крае под углом (,= 35, 40 и 45 выбранных в соответствии с расчетом по Формуле (1 ) для р= 0,22, 16мм, т= 28мм, r „„=23 мм (36 - «(, «41 ).

Испытания проводят в течение 48 ч при,номинальном значении тока якоря электрической машины, после чего производят замер высоты щетки.

Приме р 2, Тоже, чтои впримере 1, но г = 85, 38 «, «43

Пример 3. То же, что и в при— 90,, 38 «, -43

Пример 4, То же, что и в примере 1, но 4 = 95, 38 « («43

При d ) 90 компенсирующий момент уменьшается, поэтому применение устройства с такими углами неэффективно.

Пример 5, То же, что и в примере 3, но к отогнутым концам проме-,. жуточного элемента прикреплены резиновые накладки.

Пример 6. То же, что и в примере 3, но к курку нажимного устройства крепится дополнительный элемент, выполненный в виде дуги полуокружности, опирающийся на середины аксиальных краев щетки.

Пример 7. Проведены. испытания на известном щеточном узле, I

Данные испытаний приведены в таб-, 1 лице, Из таблицы следует, что применение нажимного устройства снижает износ щеток по сравнению с известным. Наибольший эффект достигается при углах наклона о4 в интервале 85 -d «90

При углах 2 790 и с(«8 износ щеток выше, следовательно, уменьшает" ся технический ресурс щетки.

Формула изобретения

1. Щеточный узел электрической машины, содержащий щетку, установленную, в щеткодержателе, нажимной элемент, с которым соединен промежуточный элемент, выполненный в виде скобы со стенками, выполненными наклонными к верхней нерабочей поверхности щет1534576 тангенциальный размер щетки;

r — радиальный размер щетки;

r»„ — допустимый радиальный размер щетки после изнашивания, 2. Щеточный узел по и.1, о т л и ч а ю шийся тем, что промежуточный элемент снабжен дополнительным элементом, выполненным в виде скобы

П-образной формы или в форме дуги, опирающейся концами на аксиальные края щетки.

3. Щеточный узел по п.1, о т Jl u ч а ю шийся тем, что на концах промежуточного элемента закреплены накладки, выполненные из эластичногоматериала, 4 е1 и с(— еin g и гин

1. 2

pr

15 щетки о где - коэффициент трения коллектор;

Примеры, Ы

Износ за 48 ч, мм максимальный средний

5

Составитель В.Чернова

Редактор Г.Геррер Техред М.Ходанич Корректор B,ÃèPHÿê

Заказ 48 Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК С С

СССР

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

Производственно-иэдательскии комбинат Патент, r Ужгород, у

ll Il л. Гага ина 101 р ки и взаимодействующими со щеткой, отличающийся тем, что, с целью увеличения ресурса щетки, скоба снабжена полкой, с которой соединен нажимной элемент, а стенки скобЦ опираются на края щетки, причем угол о(наклона стенки скобы со стороны сбегающего края выбирают из диапазона 85 490, а угол („ накло- 10 на стенки скобы со стороны набегающего края определяется из соотношения

40 80

45.

40 90

40 95

40 90

40 90

65 65

1,10

1,00

1,05

0,91

0,85

0,93

0,90

0 82

0,94

1,03

0,98

1,05

0,70

0,75

1,18

0,95

0,89

0,94

0,85

О. 72

0,87

0,84

0,71

0,85

0,94

0,86

0,95

0,61

0,60

1,02