SU756528A1 - Current-collecting device - Google Patents

Description

Изобретение относится к конструкциям токосъемных устройств для передачи электрических сигналов от неподвижного объекта к вращающемуся и наоборот при тензометрии вращающих-5 ся деталей машин.The invention relates to the design of current collection devices for the transmission of electrical signals from a stationary object to a rotating one and vice versa with tensometry of rotating machine parts.

Известны конструкции контактных токосъемных устройств, в которых съем электрического сигнала с вращающегося кольца производится с помощью Ю натянутой металлической струны, охватывающей это кольцо. Конструктивно это устройство выполнено в виде блока статорных и роторных секций, смонтированных на полом валу и во флан- 15 цах, установленных на этом валу на подшипниках качения. Устройство содержит систему контактных и изолирующих Колец, соответствующее количеству струн, а также систему прижима 20 струн к контактным кольцам [1] .Known designs of contact collector devices, in which the removal of an electrical signal from a rotating ring is made using a tensioned metal string covering this ring. Structurally, this device is made in the form of a block of stator and rotor sections mounted on the hollow shaft and in the flanges installed on this shaft on rolling bearings. The device contains a system of contact and insulating rings, corresponding to the number of strings, as well as a system of clamping 20 strings to contact rings [1].

Такое токосъемное устройство не обеспечивает достаточной стабильности переходного сопротивления из-за трудности создания постоянства силы 25 прижатия струны к контактному кольцу по дуге обхвата. На постоянство переходного сопротивления в значительной мере влияют радиальные и торцовые биения кольцевых поверхностейSuch a collector device does not provide sufficient stability of the transitional resistance due to the difficulty of creating constancy of the force 25 pressing the string to the slip ring along the arc of the girth. The constancy of the transition resistance is largely influenced by the radial and face beats of the ring surfaces.

22

контактных колец, что обусловливает высокие требования к точности изготовления и сборки токосъемника. Контактные элементы струны и кольца быстро изнашиваются, что не позволяет использовать это устройство при больших скоростях вращения валов и снижает возможности применения. Недостатком известного токосъемного устройства является низкая надежность вследствие того, что на каждом из каналов токосъем обеспечивается только одной струной, а при ослаблении контакта струны с контактным кольцом токосъемное устройство становится практически неработоспособным.contact rings, which makes high demands on the accuracy of manufacture and assembly of the current collector. Contact elements of the string and ring wear out quickly, which prevents the use of this device at high speeds of rotation of the shafts and reduces the possibilities of application. A disadvantage of the known collector device is low reliability due to the fact that on each of the channels the current collection is provided with only one string, and when the contact of the string with the contact ring is weakened, the collector device becomes practically inoperable.

Известно токосъемное устройство для передачи электрических сигналов от неподвижных объектов к вращающимся, содерм<ащее корпус с размещенным в нем вращающимся валом, на котором расположена роторная система контактных и изолирующих колец и статорной системой с соответствующими контактными элементами и изолирующими кольцами [2] .A collector device for transmitting electrical signals from stationary objects to a rotating, known body with a rotating shaft located in it is known, on which a rotor system of contact and insulating rings and a stator system with corresponding contact elements and insulating rings are located [2].

Цель изобретения — повышение стабильности переходного сопротивления, надежности и долговечности, контакт3The purpose of the invention is to increase the stability of transitional resistance, reliability and durability, contact3

756528756528

4four

ных элементов, расширение возможностиelements

применения.application.

Контактные элементы статорной системы выполнены в виде'упругих колец с поперечным сечением Υ-образной формы? два симметричных конца которых установлены на изолирующих кольцах статорной системы, а третий'конец образует скользящий контакт с наружными поверхностями контактных колец роторной системы. Кроме того сквозные просечки выполнены под углом 45-60° к радиальному направлению. Контактные элементы статорной системы изготовлены из бериллиевой бронзы, а их рабочие поверхности покрыты тонким слоем токопроводящего элемента. Контактные элементы статорной системы могут быть целиком изготовлены из токопроводящего полимера.Contact elements of the stator system are made in the form of elastic rings with a Υ-shaped cross section? two symmetrical ends of which are installed on insulating rings of the stator system, and the third end forms a sliding contact with the outer surfaces of the contact rings of the rotor system. In addition, the perforations are made at an angle of 45-60 ° to the radial direction. The contact elements of the stator system are made of beryllium bronze, and their working surfaces are covered with a thin layer of a conductive element. The contact elements of the stator system can be entirely made of conductive polymer.

На фиг. 1 изображено одноканальное токосъемное устройство; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на . фиг. 3 и 4 — контактные кольца с радиальными и наклонными просечками; на фиг. 5 — деформация кольца в осевом направлении; на фиг. 6 — пример контактного конструктивного выполнения токосъемного устройства, на фиг. 7 — разрез Б-Б на фиг. 6.FIG. 1 shows a single-channel current collection device; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; on . FIG. 3 and 4 - contact rings with radial and oblique cuts; in fig. 5 - deformation of the ring in the axial direction; in fig. 6 shows an example of a contact embodiment of a collector device; FIG. 7 is a section BB in FIG. 6

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. В корпусе 5 установлено неподвижное кольцо 6, имеющее в поперечном сечении Υ-образную форму и соединено с проводником 7, расположенным на невращающемся объекте. Кольцо 6 своей контактирующей частью образует скользящий контакт с подвижным контактным кольцом 4 и поджимается в осевом направлении через изолирующее кольцо 8 втулкой 9, которая завинчивается в корпус 5.On the hollow shaft 1, into the hole of which the conductor 2 is passed, connected to the object of measurement, a contact ring 4 connected to the conductor 2 is seated through an insulating ring 3. In the case 5 a fixed ring 6 is installed, having a в-shape in cross section and connected to conductor 7, located on a non-rotating object. The ring 6 with its contacting part forms a sliding contact with the movable contact ring 4 and is pressed in the axial direction through the insulating ring 8 by the sleeve 9, which is screwed into the housing 5.

Токосъемное устройство работает следующим образом.Collector device operates as follows.

При вращении вала 1 подвижное кольцо 3 своей наружной поверхностью скользит по внутренней поверхности неподвижного контактного кольца 6 и электрический сигнал поступает с проводника 2 на проводник 7. Необходимый контакт трущихся поверхностей обеспечивается тем, что при завинчивании втулки 9 в корпус 5 создается осевое усилие, равномерно-расположенное по контуру наружной поверхности неподвижного кольца 6, которое деформирует основание коль- . ца в осевом направлении. Осевая деформация кольца при неизменном наружном диаметре ϋ обуславливает изменение диаметрального размера кольца по его внутренней поверхности от размера ό к размеру, и зазор .на сторону между контактирующими поверхностями изменится на величинуWhen shaft 1 rotates, the movable ring 3 with its outer surface slides along the inner surface of the stationary contact ring 6 and the electrical signal comes from conductor 2 to conductor 7. The necessary contact of the rubbing surfaces is ensured by the fact that when screwing the sleeve 9 into the case 5 an axial force is created located along the contour of the outer surface of the stationary ring 6, which deforms the base of the col-. axially. The axial deformation of the ring with a constant outer diameter ϋ causes a change in the diametral size of the ring along its inner surface from size ό to size, and the gap to the side between the contacting surfaces will change by

8- В результате деформации кольца 6 в осевом направлении путем его поджатия втулкой 9 достигается изменение характера сопряжения между трущимися поверхностями'подвижного и неподвижного колец, т.е. достигается необходимый- контакт.8- As a result of deformation of the ring 6 in the axial direction by pressing it with the sleeve 9, a change in the nature of the coupling between the friction surfaces of the movable and fixed rings, i.e. necessary contact is reached.

Устройство (фиг.6) содержит полый вал 1, через который пропущены проводники 2, идущие от объекта измерения: систему изолирующих колец 3 вала, систему контактных колец 4 вала, к которым подсоединены проводники 2, а также систему неподвижных контактных элементов 5 в виде колец с поперечным сечением Υ-формы рассеченных в радиальном направлении просечками с равным шагом. Контактные элементы 5 своими рабочими поверхностями образуют скользящий контакт с кольцами 4. К контактным элементам 5 подсоединены проводникиThe device (6) contains a hollow shaft 1, through which the conductors 2 coming from the measurement object are passed: a system of insulating rings 3 of the shaft, a system of contact rings 4 of the shaft to which the conductors 2 are connected, and also a system of fixed contact elements 5 in the form of rings with a cross section of попере-shape cut in the radial direction with notches with equal pitch. The contact elements 5 with their working surfaces form a sliding contact with the rings 4. To the contact elements 5 conductors are connected

6, подающие электрический сигнал на измерительное устройство.6, supplying an electrical signal to the measuring device.

Система контактных элементов 5 установлена в корпусе 7, выполненном из изоляционного материала. Контактные элементы 5 разделены в осевом направлении изолирующими кольцамиThe system of contact elements 5 is installed in the housing 7, made of insulating material. Contact elements 5 are axially separated by insulating rings.

8. Корпус 7 установлен в неподвижном фланце 9 и подвижном в осевом направлении фланце 10, который завинчивается в корпус 7. Вся неподвижная система, включающая корпус8. The housing 7 is installed in the fixed flange 9 and the flange 10 movable in the axial direction, which is screwed into the housing 7. The entire fixed system including the housing

7, фланцы 9 и 10, неподвижные контактные элементы 5 и изолирующие кольца 8, смонтирована на подшипниках 11 и 12 качения, которые установлены на полом валу 1.7, flanges 9 and 10, fixed contact elements 5 and insulating rings 8, are mounted on rolling bearings 11 and 12, which are mounted on hollow shaft 1.

В связи с большим углом контакта (360°) неподвижных контактных элементов и подвижных контактных колец вала, а также в связи с:обеспечением равномерной силы прижатия трущихся поверхностей неподвижных контактных элементов к трущимся поверхностям подвижных контактных колец вала за счет упругой податливости неподвижных контактных колец Υ-образной формы в поперечном сечении, данное токосъемное устройство имеет высокую стабильность переходного сопротивления. Повышению стабильности переходного сопротивления данного токосъемного устройства способствует также и то, что неподвижные контактные элементы изготовлены йэ токопроводящего полимера, который имеет высокие антифрикционные свойства, снабжены просечками с равным шагом от зоны контакта до пояска основания в радиальном направлении, или снабжены просечками с равным шагом под углом 45-60° к радиальному направлению.Due to the large contact angle (360 °) of fixed contact elements and moving contact rings of the shaft, as well as in connection with: ensuring uniform pressing force on the rubbing surfaces of fixed contact elements against the rubbing surfaces of moving contact rings of the shaft due to the elastic compliance of fixed contact rings Υ- shaped in cross-section, this collector device has a high stability of the transition resistance. The stability of the transition resistance of this collector also contributes to the fact that the fixed contact elements are made of a conductive polymer that has high antifriction properties, are provided with slots with equal pitch from the contact zone to the base belt in the radial direction, or are provided with slots with equal pitch at an angle 45-60 ° to the radial direction.

В связи с тем, что неподвижные контактные элементы изготовлены из токопроводящего· полимера', а также в связи с тем, что вследствие упругой податливости неподвижных контакт756528Due to the fact that the fixed contact elements are made of conductive polymer ·, and also due to the fact that due to the elastic compliance of the fixed contact 756528

ных элементов не требуется больших усилий прижатия контактирующих элементов, потери на трение в зоне контакта будут небольшими, что обусловливает возможность применения предлагаемого токосъемного устройства 5elements do not require much pressure to press the contacting elements, the friction losses in the contact zone will be small, which makes it possible to use the proposed current-collecting device 5

при большой частоте вращения вала без опасности возникновения перегрева и потери стабильности переходного сопротивления. Этим самым.повышаеся как надежность предлагаемого токосъемного устройства, так и долговечность контактных элементов.at a high frequency of rotation of the shaft without danger of overheating and loss of stability of the transition resistance. Thereby, both the reliability of the proposed collector device and the durability of the contact elements are increased.

Claims (5)

Формула изобретенияClaim 1515 1. Токосъемное устройство для передачи электрических сигналов от неподвижных объектов к вращающимся, содержащее корпус с' размещенным в нем вращающимся валом, на котором распо- 20 ложена роторная система контактных и изолирующих колец и статорной системой с соответствующими контактными элементами и изолирующими кольцами, отличающееся тем, 25 что, с целью повышения стабильности переходного сопротивления, надежности и долговечности контактных элементов, расширения возможности применения, контактные элементы статор- 30 ной системы выполнены в виде упругих колец с поперечным сечением Υ-образной формы, два симметричных конца которых установлены на изолирующих кольцах статорной системы, а третий 35 конец образует скользящий контакт1. A current collector for transmitting electrical signals from stationary objects to a rotating one, comprising a housing with a rotating shaft disposed therein, on which a rotor system of contact and insulating rings and a stator system with corresponding contact elements and insulating rings are located, characterized by 25 that, in order to increase the stability of the transition resistance, the reliability and durability of the contact elements, the expansion of the applicability, the contact elements of the stator system are made s in the form of elastic rings with a с-shaped cross section, two symmetrical ends of which are mounted on insulating rings of the stator system, and the third 35 end forms a sliding contact с наружными поверхностями контактныхwith external contact surfaces колец роторной системы.rings of the rotor system. 2. Устройство по п.1, о т ли чающееся тем, что, с целью повышения упругой податливости контактных элементов статорной системы2. The device according to claim 1, wherein, in order to increase the elastic compliance of the contact elements of the stator system и достижения равномерного распределения давлений в зоне скользящего контакта контактных колец статорной и роторной системы, а также с целью улучшения условий теплоотвода от трущихся поверхностей, Υ-образные контакты снабжены сквозными просечками в радиальном направлении, расположенными с равным шагом, начиная у рабочей поверхности кольца.and to achieve uniform pressure distribution in the sliding contact zone of the stator and rotor contact rings, as well as to improve the conditions of heat removal from the rubbing surfaces, the образ-shaped contacts are provided with through slots in the radial direction, arranged with equal pitch, starting at the working surface of the ring. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что скйозные просечки выполнены под углом 4560° к радиальному направлению.3. The device according to PP. 1 and 2, characterized in that the scoring notches are made at an angle of 4560 ° to the radial direction. 4. Устройство по пп. 1, 2 и 3, отличающееся тем, что контактные элементы статорной системы изготовлены из бериллиевой бронзы,4. The device according to PP. 1, 2 and 3, characterized in that the contact elements of the stator system are made of beryllium bronze, а их рабочие поверхности покрыты тонким слоем токопроводящего полимера .and their working surfaces are covered with a thin layer of conductive polymer. 5. Устройство по пп. 1, 2 и 3, отличающееся тем, что контактные элементы статорной системы целиком изготовлены из токопроводящего полимера.5. The device according to PP. 1, 2 and 3, characterized in that the contact elements of the stator system are entirely made of conductive polymer.