CN102364351A - 一种工程机械旋转电刷性能试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程机械旋转电刷性能试验装置及方法，属于旋转电刷试验技术领域，包括机械系统、气动系统和计算机控制系统，机械系统包括试验装置支架、支板、叶片式气动马达、感应开关、转盘、转筒拨叉和拨销，气动系统包括进气管、二位五通换向阀、空气过滤器、减压阀、油雾器和节流阀，计算机控制系统包括电源、感应开关、启动开关、控制器和检测回路，并利用试验装置通过计算机控制软件实现试验方法的操作流程。有益效果是用于旋转电刷正、反向交替旋转试验，通过检测电压降的方法，有效判断旋转电刷接触是否良好，从而准确发现故障，满足电刷耐久性试验要求。

Description

一种工程机械旋转电刷性能试验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种工程机械旋转电刷性能试验装置及方法，属于旋转电刷试验技术领域。

背景技术

挖掘机、起重机等工程机械的底盘与上车之间存在许多相互连接的电气线路，由于底盘与上车之间会产生相对的回转运动，为防止上下连接的电气线路在回转时被绞断，普遍采取在回转中心安装旋转电刷以连接上下车电路的保护方法。为保证旋转电刷工作的可靠性，依据主机产品实际回转次数要求，需对旋转电刷进行数十万次正、反向交替的操纵试验。

目前，国内尚未有人开发出旋转电刷试验方法及其专用试验装置，现有技术通常采用手工旋转的方法、以及万用表测量弹力电刷与旋转滑环之间接触是否可靠，但是旋转电刷的耐久性能、触点电压降等性能均无法测量，因此实际使用中旋转电刷故障频现，常常造成主机电控系统无法正常工作，影响工作效率和维护成本。

发明内容

针对上述现存的技术问题，本发明提供了一种工程机械旋转电刷性能试验装置及方法，采用计算机系统控制下的旋转电刷试验装置，通过测量弹力电刷与旋转滑环之间电压降的方法，实现旋转电刷与实际工况相同的正反向转动，试验过程自动判断旋转电刷是否异常，试验动作快、效率高、操作简单。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种工程机械旋转电刷性能试验装置，包括机械系统、气动系统和计算机控制系统；

机械系统包括试验装置支架，安装在试验装置支架内的支板，安装在支板上的叶片式气动马达和感应开关，与叶片式气动马达马达转轴连接的转盘，转筒拨叉，以及转筒拨叉末端与转盘连接的拨销；转盘上设有拨销孔和感应角铁；

气动系统包括进气管、二位五通换向阀、空气过滤器、减压阀、油雾器和节流阀；进气管依次连通空气过滤器、减压阀、油雾器与二位五通换向阀连接，二位五通换向阀分别通过两个节流阀连接至叶片式气动马达；二位五通换向阀包括顺向转动控制电磁阀和逆向转动控制电磁阀；

计算机控制系统包括电源、感应开关、启动开关、控制器和检测回路；检测回路包括电刷引线和滑环引出线，电刷引线和滑环引出线一端分别连接旋转电刷的弹力电刷和旋转滑环，另一端均连接控制器输入端；电源、感应开关、启动开关分别连接控制器输入端，顺向转动控制电磁阀、逆向转动控制电磁阀分别连接控制器输出端。

进一步，叶片式气动马达通过马达固定螺栓固定安装到支板上。

进一步，感应角铁至马达转轴间距与感应开关至马达转轴间距相等。 

进一步，检测回路共包括八对电刷引线和滑环引出线。

进一步，电刷引线通过电刷连接座上的引线孔引出，滑环引出线通过转筒内侧引出。

进一步，叶片式气动马达还连接消声器。

进一步，二位五通换向阀还分别连接两个消声器。

进一步，计算机控制系统还包括报警指示灯，连接控制器输出端。

进一步，计算机控制系统还设有记忆模块和显示模块，分别与控制器连接。

进一步，计算机控制系统还设有记忆模块和显示模块，分别与控制器连接。

一种利用如权利要求1所述的工程机械旋转电刷性能试验装置进行工程机械旋转电刷性能试验的方法，包括如下步骤：

① 将实验对象旋转电刷安装在试验装置支架上，使旋转电刷的弹力电刷压在旋转滑环上，转筒拨叉安装在旋转电刷的转筒下部，拨销插入转盘拨销孔内，成对的电刷引线与滑环引出线连接至控制器对应输入端；

② 设定弹力电刷与旋转滑环滑动接触点的电压降为接触电压值，设定检测到接触电压值大于设定接触电压值的情况为电压降超标，设定弹力电刷循环次数为试验次数；接通电源和气源，按下启动开关，设置试验次数、接触电压值、超标次数，然后长按启动开关；

③ 通过节流阀调节旋转电刷的旋转速度，控制在6r/min内；

④ 检测试验次数是否到达设定试验次数，当到达设定试验次数时，则实验结束；当未到达设定试验次数时，则检测每对弹力电刷与旋转滑环间接触电压值，进入步骤⑤；

⑤ 判断接触电压值是否大于设定接触电压值，当任一接触电压值均未大于设定接触电压值时，试验次数加1，则返回步骤④；当任一接触电压值大于设定接触电压值时，电压降超标次数加1，则进入步骤⑥；

⑥ 判断超标次数是否大于设定超标次数，当超标次数未大于设定超标次数时，则试验次数加1，返回步骤④；当电压降超标次数大于设定超标次数时，则试验装置报警、自动停止，试验结束；

⑦ 完成试验后，对旋转电刷进行性能测试并拆检。

本发明试验装置的工作原理：旋转电刷下部安装有转筒拨叉，转筒拨叉末端的拨销插入转盘内，转盘连接叶片式气动马达，因而转盘转动时通过拨销带动旋转电刷旋转。而旋转电刷与实际工况一致的正、反向交替旋转是通过顺向转动控制电磁阀和逆向转动控制电磁阀来实现的：当叶片式气动马达带动转盘顺时旋转、感应角铁顺向接近感应开关时，感应开关输出一信号至控制器；控制器检测到感应开关输出信号后，输出控制信号至顺向转动控制电磁阀和逆向转动控制电磁阀；此时，逆向转动控制电磁阀打开，顺向转动控制电磁阀关闭，叶片式气动马达改变方向而逆向转动。当转盘逆向旋转一周、感应角铁逆向接近感应开关时，感应开关又输出一信号至控制器；控制器检测到感应开关输出信号后，输出控制信号至顺向转动控制电磁阀、逆向转动控制电磁阀；此时，逆向转动控制电磁阀关闭，顺向转动控制电磁阀打开，叶片式气动马达改变方向而顺向转动。当转盘顺向旋转一周，感应角铁顺向接近感应开关时，叶片式气动马达又改变方向逆向转动，如此循环，直至到达设定循环次数或系统检测到异常为止。 

节流阀用于调节叶片式气动马达进气量，从而实现马达从低速至高速连续调节转动速度的调节。

检测回路用以检测“弹力电刷—旋转滑环”的接触情况。每一对“弹力电刷—旋转滑环”（简称“电刷—滑环”）间是滑动接触，通过额定电流后均有电压降产生，将从弹性电刷引出的电刷引线与从旋转滑环引出的滑环引出线作为一对“电刷—滑环”滑动触点的检测线，并连接到控制器形成检测回路。

控制器根据每对电刷引线与滑环引出线之间的电压降来判断这对“电刷—滑环”的接触是否正常，进而控制装置运行、停止和报警；同时根据转盘位置，控制顺向转动控制电磁阀和逆向转动控制电磁阀，以实现旋转电刷的正反向旋转。

本发明的有益效果是：用于旋转电刷正、反向交替旋转试验，通过检测“电刷—滑环”接触点的电压降，有效判断弹力电刷是否接触良好，满足电刷耐久性试验的需求，并能准确发现故障。试验状况不仅与实际工况一致，而且装置结构简单，实用性强，自动化程度高，兼有试验次数显示、记忆及故障报警等功能，保证了旋转电刷的可靠工作。

附图说明

图1是工程机械旋转电刷性能试验装置的结构示意图

图2是工程机械旋转电刷性能试验装置的气动系统原理图

图3是工程机械旋转电刷性能试验装置的计算机控制系统原理图

图4是工程机械旋转电刷性能试验方法的计算机控制软件流程图

图中：1、叶片式气动马达，2、气动马达安装支板，3、感应开关，4、感应角铁，5、转盘，6、电刷支座，7、电刷引线，8、引线孔，9、绝缘块，10、电刷连接座，11、弹力电刷，12、电刷连接座压板，13、电刷盖，14、旋转滑环叠体，15、绝缘环，16、旋转滑环，17、转筒，18、转筒拨叉，19、滑环引出线，20、拨销，21、马达转轴，22、马达固定螺栓，23、试验装置支架，24、启动开关，25、控制器，26、顺向转动控制电磁阀，27、逆向转动控制电磁阀，28、报警指示灯，29、二位五通换向阀，30、空气过滤器，31、减压阀，32、油雾器，33、节流阀，34、消声器，35、进气管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，安装在试验装置支架23上部的为本发明的实验对象—旋转电刷，其包括电刷支座6，电刷支座6中心安装的转筒17，转筒17套装的旋转滑环叠体14，相邻旋转滑环16之间安装的绝缘环15，电刷支座6上安装的绝缘块9，通过电刷连接座10连接绝缘块9的弹力电刷11，绝缘块9顶部安装的电刷连接座压板12，以及罩在绝缘块9外部的电刷盖13。

本发明中的工程机械旋转电刷性能试验装置包括机械系统、气动系统和计算机控制系统。如图1所示，机械系统包括试验装置支架23，机械系统、气动系统和计算机控制系统；所述的机械系统包括试验装置支架23，安装在试验装置支架23内的支板2，安装在支板2上的叶片式气动马达1和感应开关3，与叶片式气动马达1马达转轴21连接的转盘5，转筒拨叉18，以及转筒拨叉18末端与转盘连接的拨销20；转盘5上设有拨销孔和感应角铁4。

如图2所示，气动系统包括进气管35、二位五通换向阀29、空气过滤器30、减压阀31、油雾器32和节流阀33；进气管35依次连通空气过滤器30、减压阀31、油雾器32与二位五通换向阀29连接，二位五通换向阀29分别通过两个节流阀33连接至叶片式气动马达1；二位五通换向阀29包括顺向转动控制电磁阀26和逆向转动控制电磁阀27。

如图3所示，计算机控制系统包括电源、感应开关3、启动开关24、控制器25和检测回路；检测回路包括电刷引线7和滑环引出线19，电刷引线7和滑环引出线19一端分别连接旋转电刷的弹力电刷11和旋转滑环16，另一端均连接控制器25输入端；电源、感应开关3、启动开关24分别连接控制器25输入端，顺向转动控制电磁阀26、逆向转动控制电磁阀27分别连接控制器25输出端。

其中，叶片式气动马达1通过马达固定螺栓22固定安装到支板2上。感应角铁4至马达转轴21间距与感应开关3至马达转轴21间距相等。电刷引线7通过电刷连接座10上的引线孔8引出，滑环引出线19通过转筒17内侧引出。叶片式气动马达1还连接消声器34。二位五通换向阀29还分别连接两个消声器34。检测回路共包括八对电刷引线7和滑环引出线19。计算机控制系统还包括报警指示灯28，连接控制器25输出端。计算机控制系统还设有记忆模块和显示模块，分别与控制器25连接。

如图4所示，本发明中的工程机械旋转电刷性能试验方法，利用上述的工程机械旋转电刷性能试验装置，具体实施步骤如下：

① 实验对象旋转电刷安装在试验装置支架23上，使旋转电刷的弹力电刷11压在旋转滑环16上，转筒拨叉18安装在旋转电刷的转筒17下部，拨销20插入转盘5拨销孔内，成对的电刷引线7与滑环引出线19连接至控制器25对应输入端；

② 定义弹力电刷11与旋转滑环16滑动接触点的电压降为接触电压值。定义检测到接触电压值大于设定接触电压值的情况为电压降超标。定义弹力电刷11循环次数为试验次数；

接通电源和气源，按下启动开关24，启动软件程序，设置试验次数、接触电压值、超标次数；

此实施例中，设置试验次数为10000次、接触电压值为30uA、超标次数为3次；

然后，长按启动开关24，软件运行，电压降超标次数清零；

③ 通过节流阀33调节旋转电刷的旋转速度，控制在6r/min内。此实施例中，设置旋转速度在5r/min。试验时，感应开关3的感应信号输送到控制器25，控制器25根据感应信号驱动顺向转动控制电磁阀26和逆向转动控制电磁阀27，从而控制叶片式气动马达1的进气方向，实现旋转电刷正反两个方向交替的旋转运动，以模拟旋转电刷的实际工况；

④ 检测试验次数是否到达10000次：当到达10000次时，则实验结束；当未到达10000次时，则旋转电刷有多对触点，每对“电刷—滑环”滑动触点均设有检测回路，以检测“电刷—滑环”间电压降，此时分别检测八对弹力电刷11与旋转滑环16间接触电压值，进入步骤⑤；

⑤ 判断接触电压值是否大于30uA：当任一接触电压值均未大于30uA时，试验次数加1，则返回步骤④；当任一接触电压值大于30uA时，即任一对“电刷—滑环”间出现接触不良或断路现象，电刷引线7与滑环引出线19之间的电压降大于设定值，电压降超标次数加1，则进入步骤⑥；

⑥ 判断超标次数是否大于3，当超标次数未大于3时，则试验次数加1，返回步骤④；当电压降超标次数大于3时，则试验装置气动系统报警，报警指示灯点亮、装置自动停止，试验结束；整个试验可实现无人值守；

⑦ 完成试验后，对旋转电刷进行性能测试并拆检。

Claims (10)

1.一种工程机械旋转电刷性能试验装置，其特征在于，包括机械系统、气动系统和计算机控制系统；所述的机械系统包括试验装置支架（23），安装在试验装置支架（23）内的支板（2），安装在支板（2）上的叶片式气动马达（1）和感应开关（3），与叶片式气动马达（1）马达转轴（21）连接的转盘（5），转筒拨叉（18），以及转筒拨叉（18）末端与转盘（5）连接的拨销（20）；转盘（5）上设有拨销孔和感应角铁（4）；

所述的气动系统包括进气管（35）、二位五通换向阀（29）、空气过滤器（30）、减压阀（31）、油雾器（32）和节流阀（33）；进气管（35）依次连通空气过滤器（30）、减压阀（31）、油雾器（32）与二位五通换向阀（29）连接，二位五通换向阀（29）分别通过两个节流阀（33）连接至叶片式气动马达（1）；二位五通换向阀（29）包括顺向转动控制电磁阀（26）和逆向转动控制电磁阀（27）；

所述的计算机控制系统包括电源、感应开关（3）、启动开关（24）、控制器（25）和检测回路；检测回路包括电刷引线（7）和滑环引出线（19），电刷引线（7）和滑环引出线（19）一端分别连接旋转电刷的弹力电刷（11）和旋转滑环（16），另一端均连接控制器（25）输入端；电源、感应开关（3）、启动开关（24）分别连接控制器（25）输入端，顺向转动控制电磁阀（26）、逆向转动控制电磁阀（27）分别连接控制器（25）输出端。

2.根据权利要求1所述的一种工程机械旋转电刷性能试验装置，其特征在于，所述的叶片式气动马达（1）通过马达固定螺栓（22）固定安装到支板（2）上。

3.根据权利要求1所述的一种工程机械旋转电刷性能试验装置，其特征在于，所述的感应角铁（4）至马达转轴（21）间距与感应开关（3）至马达转轴（21）间距相等。

4. 根据权利要求1或所述的一种工程机械旋转电刷性能试验装置，其特征在于，所述的检测回路共包括八对电刷引线（7）和滑环引出线（19）。

5.根据权利要求1或4所述的一种工程机械旋转电刷性能试验装置，其特征在于，所述的电刷引线（7）通过电刷连接座（10）上的引线孔（8）引出，滑环引出线（19）通过转筒（17）内侧引出。

6.根据权利要求1所述的一种工程机械旋转电刷性能试验装置，其特征在于，所述的叶片式气动马达（1）还连接消声器（34）。

7.根据权利要求1所述的一种工程机械旋转电刷性能试验装置，其特征在于，所述的二位五通换向阀（29）还分别连接两个消声器（34）。

8.根据权利要求1所述的一种工程机械旋转电刷性能试验装置，其特征在于，所述的计算机控制系统还包括报警指示灯（28），连接控制器（25）输出端。

9.根据权利要求1或8所述的一种工程机械旋转电刷性能试验装置，其特征在于，所述的计算机控制系统还设有记忆模块和显示模块，分别与控制器（25）连接。

10.一种利用如权利要求1所述的工程机械旋转电刷性能试验装置进行工程机械旋转电刷性能试验的方法，其特征在于，包括如下步骤：

① 将实验对象旋转电刷安装在试验装置支架（23）上，使旋转电刷的弹力电刷（11）压在旋转滑环（16）上，转筒拨叉（18）安装在旋转电刷的转筒（17）下部，拨销（20）插入转盘（5）拨销孔内，成对的电刷引线（7）与滑环引出线（19）连接至控制器（25）对应输入端；

② 设定弹力电刷（11）与旋转滑环（16）滑动接触点的电压降为接触电压值，设定检测到接触电压值大于设定接触电压值的情况为电压降超标，设定弹力电刷（11）循环次数为试验次数；接通电源和气源，按下启动开关（24），设置试验次数、接触电压值、超标次数，然后长按启动开关（24）；

③ 通过节流阀（33）调节旋转电刷的旋转速度，控制在6r/min内；

④ 检测试验次数是否到达设定试验次数，当到达设定试验次数时，则实验结束；当未到达设定试验次数时，则检测每对弹力电刷（11）与旋转滑环（16）间接触电压值，进入步骤⑤；

⑤ 判断接触电压值是否大于设定接触电压值，当任一接触电压值均未大于设定接触电压值时，试验次数加1，则返回步骤④；当任一接触电压值大于设定接触电压值时，电压降超标次数加1，则进入步骤⑥；

⑥ 判断超标次数是否大于设定超标次数，当超标次数未大于设定超标次数时，则试验次数加1，返回步骤④；当电压降超标次数大于设定超标次数时，则试验装置报警、自动停止，试验结束；

⑦ 完成试验后，对旋转电刷进行性能测试并拆检。

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