Устройство для передачи электрических сигналов от вращающегося объекта на неподвижный

 

О П И С А Н И Е 955299

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.03.81 (21) 3262793/24-07, с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (g1)M К,з

Н 01 R 39/28

Гве) барственный квмнтет

СССР

Опубликовано 30.08.82. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 05.09.82 (53) УДК 621.3. .047.69 (088.8) йв мхам нзебретеннй н аткрмтий (72) Авторы изобретения

Л. П. Лозицкий, В. Ф. Лапшов, А. В. Тарасенко, В. Х. Моросюк, С. Н. Лаврухин, О. Ф. Савицкий и С. P. Игнатович

Кневскнй ордена Трудового Красного Зйвмен т инженеров гражданской,. авйдции (71) Заявитель

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХСИГНАЛОВ

ОТ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА НА НЕПОДБ 1ЖНЫИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для передачи малых значений ЭДС от вращающегося объекта на неподвижный при высоких скоростях вращения в широком диапазоне скорости изменения температуры обоих объектов и при постоянно действующих знакопеременных механических усилиях, направленных как по оси вращения, так и по осям, перпендикулярным оси вращения вращающегося объекта.

Известно устройство для передачи электрических сигналов от вращающегося объекта на неподвижный, содержащее концентрично расположенные жесткие токопроводяшие кольца, между которыми установлены 15 с напряжением токопроводящие упругие кольца, внутри которых расположены с зазором жесткие ограничительные кольца (! j.

Недостатком устройства является то, что необходимая суммарная площадь электрического контакта достигается установкой с напряжением и постоянной деформацией упругих токопроводящих элементов (колец).

Это обуславливает йенадежность устройства так как выход из строя хотя бы одного из упругих элементов влияет на качество передачи электрических сигналов.

Кроме того, наличие постоянно деформированных элементов ограничивает возможность использования устройства даже при относительно невысоких (до 100 об/мин) скоростях вращения вращающегося объекта из-за недолговечности конструкции, так как вследствие усталости материала упругий элемент разрушится.

Известно также устройство для передачи электрических сигналов от вращающегося объекта на неподвижный, содержащее концентрически расположенные жесткие токопроводящие кольца и размещенное между ними упругое кольцо. Между упругим и одним из жестких колец установлены с напряжением тела качения, а между упругими и другим жестким кольцом размещена токопроводящая гофрированная лента (2).

Устройство характеризуется описанными выше недостатками.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для передачи электрической энергии от неподвижного объекта на вращающийся, содержащее роликовый радиальный подшипник качения, обоймы ко955299

Зо

35 объекта на вращающийся при высоких скоростях вра.цения. Конструктивное исполнение (отсутствие нагруженных или сдеформированных деталей) обеспечивает достаточ- 40 ную надежность и необходимую долговечность устройства (3) .

Однако из-за непредусмотренной конструкцией возможности резкого изменения геометрических размеров деталей устрой45 ства, вызванного изменением температуры каждого из объектов, происходит либо потеря надежного электрического контакта цилиндрических контактных элементов с цилиндрической поверхностью обойм подшип50

55 з торого электрически связаны с этими объектами при помощи тоководов и цилиндрических контактных элементов, расположенных на цилиндрической поверхности подшипника, а изоляционные прокладки, обеспечивающие также механическую связь обойм подшипника с объектами, выполнены в форме цилиндрических втулок и расположены между контактными элементами и объектами.

Г!ер еда ч а электр и че ского си гнала по цепи одной фазы источника питания от неподвижного объекта на вращающийся осушестляется при помоши токоподводящего проводника, подсоединенного к клемме цилиндрического контактного элемента, расположенного на цилиндрической поверхности неподвижной обоймы подшипника, собственно неподвижной обоймы подшипника (наружной или внутренней в зависимости от связи с объектом), суммарного контакта поверхностей беговых дорожек обеих обойм подшипника с поверхностями тел качения (роликами), другой, врац1аюшейся обоймы подшипника, цилиндрического контактного элемента, расположенного на цилиндрической поверхности врашаюшейся обоймы подшипника, к клем ме которого подсоеди нен токоотводяший проводник, связанный с вращающимся объектом.

При этом надежность и постоянство электрического контакта поверхностей беговых дорожек обеих обойм подшипника с поверхностями тел качения (роликами), необходимого для передачи электрической энергии, обеспечивается наличием достаточного количества тел качения (роликов) подшипника. Кроме того, применение в качестве рабочего элемента радиального роликового подшипника качения позволяет использовать токопередаюшее устройство для передачи электрической энергии от неподвижного ника, либо возникновение значительного напряженного состояния в отдельных деталях устройства, либо то и другое вместе, что зависит от скорости изменения температуры обоих объектов (или одного из них) и приводит к ухудшению условий передачи электрических сигналов и преждевременному износу деталей устройства.

Другим недостатком устройства является отсутствие необходимых степеней свободы

20 конструкции, так как одновременное знакопеременное перемешение или поворот одноге из объектов относительно другого вызывает ужесточение условий работы деталей роликового радиального подшипника и его преждевременный износ вследствие нерасчетных условий эксплуатации роликового радиального подшипника качения.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства в широком диапазоне скоростей изменения температуры обоих объектов за счет увеличения количества степеней свободы конструкции при одновременном расширении области применения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для передачи электрических сигналов от вращающегося объекта на неподвижный, содержащее радиальный подшипник качения, механически связанный своими обоймами с объектами и электрически связанный обоймами с объектами через цилиндрические контактные элементы, отделенные от объектов изоляционными втулками, снабжено прижимным элементом в виде цилиндрических спиральных пружин, которые размешены между направляюшими конусами, которые выполнены на цилиндрических контактных элементах, и изоляционными втулками, которые выполнены из термоустойчивого материала, снабжены термокомпенсационными зазорами по образующей поверхности и имеют углубления для фиксации пружин прижимного элемента, а радиальный подшипник качения выполнен шариковым многорядным.

На фиг. I представлено устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 показан вид по стрелке Л на фиг. 1.

Устройство для передачи ЭДС термопары от вращающегося объекта (в данном случае вала) на измерительный прибор по одной фазе электрической цепи содержит шариковый многорядный радиальный подшипник 1 качения, между внутренней обоймой 2 подшипника и валом 3 распс!!1ожены цилиндрический контактный элемент 4, токовод 5, прижимное устройство 6 и термоизоляционная втулка 7, между наружной обоймой 8 подшипника и неподвижным объектом 9 расположены цилиндрический контактный элемент 10, токовод 11, прижимное устройство в виде цилиндрических спиральных пружин

12 и термоизоляционная втулка 13, на поверхности вала 3 укреплена термопара !4, которая при помощи компенсационных проводов 15 и 16 подключена к измерительному прибору. В термоизоляционных втулках 7 и

13, выполненных из термоустойчивого материала, имеются специальные углубления

17 для фиксации пружин 6 и 12, на поверхностях цилиндрических .контактных элементов 4 и 10 укреплены направляюшие конуса !

8. Втулки 7 снабжены термокомпенсационными зазорами 9 по образующей поверхности (фиг. 2).

955299

5 о

15 го

25 зо

35 формула изобретения

4О

Устройство работает следующим образом.

ЭДС термопары 14 по компенсационному проводу !5 подводится на токовод 5 и через контактный элемент 4 попадает на внутреннюю (в данном случае вращающуюся) обойму 2 подшипника 1. Далее через суммарный контакт шариков с беговыми дорожками обойм подшипника ЭДС термопары передается на наружную (неподвижную) обойму 8 подшипника, откуда при помощи контактного элемента 10, токовода 11 и компенсационного провода 6, передается на измерительный прибор.

Термоизоляционные втулки, выполненные в данном случае из пористого керамического материала, обеспечивают надежную термо- и электроизоляцию деталей устройства.

При необходимости использования токопередающего устройства для передачи электрических сигналов при малых значениях

ЭДС (термометрирование или тензометрирование вращающихся объектов) в условиях либо высоких значений температуры нагрева вращающегося объекта в течение длительного времени, либо постоянно действующих знакопеременных с большой частотой изменения — изгибе вращаюшегося образца при испытаниях материалов на усталость, механических усилиях, вызывающих перемещение (поворот) вращающегося объекта (в данном случае вала) относительно неподвижного, для увеличения надежности можно оборудовать устройство охлаждающими элементами, например соплом для подачи сжатого воздуха;изменить параметры прижимного устройства, например количество, упругость, форму и т.д. пружин; выполнить цилиндрические контактные элементы с разрезами; оборудовать устройство специальными ограничительными упорами по торцовым поверхностям конструкции.

Термоизоляционные втулки, размешенные между цилиндрическими контактными элементами радиального подшипника и объектами, обеспечивают работоспособность устройства в широком диапазоне скорости изменения температуры обоих объектов (или одного из них) благодаря наличию термокомпенсационных зазоров.

Применение прижимного устройства, выполненного в виде цилиндрических спиральных пружин, размещенных между термоизоляционными втулками и цилиндрическими контактными элементами, обеспечивает чеобходимое контактное давление для осуществления надежных (механической и электрической) связей обойм подшипника с обоими объектами.

Кроме того, наличие специальных углублений в термоизоляционных втулках и направляющих конусов на цилиндрических кон- тактных элементах, а также расположение цилиндрических спиральных пружин прижимного устройства обеспечивают возможность знакопеременно о порему щения одного объекта относительно другоlo как по оси вращения вращающегося обьектя, тяк и по осям, перпендикулярным ей в диапязонях, определяемых как размерами, формой, количеством и упругостью спиральныx пружин прижимного устройства, так и размерами всего токопередающего устройства в целом.

Использование в качестве радиального подшипника качения шарикового многорядного подшипника увеличивает количество степеней свободы устройства, что обеспечивает возможность его применения в условиях, допускающих изменение взаимного положения одного объекта относительно другого (поворота) вокруг осей, перпендикулярных оси вращения вращающегося объекта, при одновременном сохранении достаточной суммарной площади электрического контакта поверхностей беговых дорожек обойм шарикоподшипника с поверхностями тел качения (шариками) .

Следствием всего вышеперечисленного является повышение надежности в широком диапазоне скорости изменения температуры обоих объектов, увеличение количества степеней свободы конструкции при одновременном расширении области применения токопередаюшего устройства. Побочным эффектом является обеспечение стабильности условий передачи электрических сигналов при малых значениях ЭДС в широком диапазоне скоростей врашения при одновременном увеличении надежности и уменьшении стоимости (отпадает необходимость в позолоте) конструкции токопередающего устройства.

Устройство для передачи электрических сигналов от вращающегося объекта ня неподвижный, содержащее радиальный подшипник качения, механически связанный своими обоймами с этими объектами и электрически связанный обоймами с объектами через цилиндрические контактные элементы, отделенные от объектов изоляционными втулками, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства в широком диапазоне скоростей изменения температуры обоих объектов за счет увеличения количества степеней свободы конструкции при одновременном расширении области применения, оно снабжено прижимным элементом в виде цилиндрических спиральных пружин, которые размешены между направляющими конусами, которые выполнены на цилиндрических контактных элементах, и изоляционными втулками, которые выполнены из термоустойчивого материала, снабжены термокомпенсационными зазорами по образующей поверхности и имеют углубления для фиксации пружин прижимного

955299

Составитель М. Кузнецова

Редактор И.Михеева Техред А. Бойкас Корректор О. Билак

3а каз 6455/65 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! I 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 элемента, а радиальный подшипник качения выполнен шариковым многорядным.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 355703, кл. Н 01 R, 39/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 485518, кл. Н 01 R 39/28, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2868665/24-07, кл. Н 01 R 39/00, 1980 (прототип).