CN103944029B - 一种支撑与信号传递一体化轴系 - Google Patents

Abstract

一种支撑与信号传递一体化轴系，包括：第一轴承、功率环片、电刷、环片支架、壳体、信号环片和轴承、安装法兰、中空轴、绝缘环片、刷架、环出线和刷出线；壳体与安装法兰固定连接，壳体和安装法兰组成的固定连接结构与中空轴形成相对旋转运动；功率环片、信号环片和绝缘环片均为圆形环片结构且均叠片套装在环片支架上；电刷为V型合金丝，V型结构的尖端焊接在刷架上，开口两端嵌入功率环片或信号环片的沟槽中，并与沟槽相切，通过环出线和刷出线实现功率信号和控制信号的传递。该结构能有效地减少轴系零件的重复使用，使结构的复杂度和加工装配的难度大大减小，显著提高系统可靠性和减小产品的空间体积、降低产品重量和经济成本。

Description

一种支撑与信号传递一体化轴系

技术领域

本发明涉及一种轴系结构，尤其是一种适用于动中通天线稳控系统的方位轴系结构。

背景技术

在具有连续旋转运动的设备上，传统的信号传输装置通常使用滑环或关节，前者是低频和直流信号的传输装置，后者是高频信号的传输装置，不属于本专利涵盖的范畴。滑环属于电接触滑动连接应用范畴，它又称集电环、旋转电气接口、集流环、汇流环等，是实现两个相对转动机构的图像、数据信号及动力(功率)传递的精密输电装置。特别适合应用于无限制的连续旋转，同时又需要从固定位置到旋转位置传送功率或数据的场所。

其由弹性材料-电刷、滑动触点表面材料-导电环、绝缘材料、粘结材料、组合支架、精密轴承、防尘罩及其他辅助件等组成。电刷采用贵金属合金材料，呈“V”型与导电环环槽对称双接触，借助电刷的弹性压力与导电环环槽滑动接触来传递信号及电流。

通常情况下，滑环仅作为信号传输装置存在。设备的轴系支承和旋转运动的形成都需要设置专门的支撑轴系。其配套零件和结构件与滑环的结构类似。在使用中，二者分别承担各自的功能，即主轴系负责支撑和承受冲击，滑环负责进行电信号和功率信号的传递。即设备有两套轴系存在，这两套轴系就需要存在功能近似、结构近似、装配工序近似仅尺寸不同的两组零件和结构件。增加了设计成本、加工成本；同时使设备的重量和空间尺寸大大增加，不利于设备轻量化、低轮廓化的设计方向。并且，这两套轴系需要进行对接，并精密调整同轴度，也增加了装配调整的工作量。这都是旋转设备主轴系的通用方式所存在的问题

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种重量轻、低成本、高可靠性且具有满足要求精度、具有完善功能的一种轴系结构。

本发明的技术解决方案是：

一种支撑与信号传递一体化轴系，包括：第一轴承、功率环片、电刷、环片支架、壳体、信号环片、第二轴承、安装法兰、中空轴、绝缘环片、刷架、环出线和刷出线；

壳体为中空圆柱体结构，壳体的外径与安装法兰定位面形成过渡配合后固定连接；中空轴为中空圆柱体结构；

第一轴承与第二轴承配对使用，第一轴承安装在中空轴的端部，中空轴通过第一轴承与壳体连接；第二轴承安装在中空轴的另一个端部，中空轴通过第二轴承与安装法兰连接；壳体和安装法兰组成的固定连接结构通过第一轴承与第二轴承与中空轴形成相对旋转运动，所述相对旋转运动以中空轴的轴线为旋转轴；

环片支架为中空圆柱体结构，环片支架内径与中空轴外径过渡配合，使环片支架与中空轴固定连接；

功率环片、信号环片和绝缘环片均为圆形环片结构，且均叠片套装在环片支架上；功率环片和信号环片的周向外侧带沟槽，环片支架分为功率传递部分和信号传递部分，功率传递部分和信号传递部分彼此分离，功率环片与绝缘环片交替套装在环片支架的功率传递部分，经轴向压紧后构成功率环片组；信号环片和绝缘环片交替套装在环片支架的信号传递部分，经轴向压紧后构成信号环片组；

中空轴在第一轴承所在端面有两个腰型走线孔；安装法兰在第二轴承所在端面有两个腰型走线孔；每片功率环片和信号环片均引出一根导线作为环出线从中空轴的两个走线孔中引出；

刷架为电路板，位于壳体内部，刷架的两端分别与壳体和安装法兰固定连接，电刷为V型合金丝，V型结构的尖端焊接在刷架上，开口两端嵌入功率环片或信号环片的沟槽中，并与沟槽相切，电刷上施加初始接触压力，以确保电刷与相应功率环片和信号环片时刻导通；每个电刷引出一根导线作为刷出线从安装法兰的两个走线孔中引出。

所述第一轴承与第二轴承均为P4级角接触轴承。

所述功率环片、信号环片和绝缘环片套装在环片支架上时，各环片的轴线均与中空轴的轴线重合。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明将传统的支撑轴系与信号传递的滑环相结合，借助于滑环本身具有的轴系，将传统的支撑轴系零件完全去除；

(2)本发明将滑环加固、提高加工及装配的精度；并将原本滑环中使用的两个普通深沟球轴承换用为配对挑选的P4级角接触轴承，使滑环能承受各个方向的载荷和冲击，并具有足够的回转精度，以使动中通产品具有满足要求的跟踪精度；

(3)本发明去除了传统的支撑轴系，避免了两个轴系同轴串联造成的加工和装配难度，免除了由此造成的两个轴系不同轴造成的误差；

(4)本发明去除了传统的支撑轴系，大大减少了轴系零件的数量，从而降低加工和装调的工作量，降低成本。同时，零件的减少能够有效地提高系统的可靠性；

(5)本发明去除了传统的支撑轴系后，使动中通系统的高度大大降低，是动中通产品链中能够增加低轮廓动中通系列产品的主要因素；

(6)本发明去除了传统的支撑轴系后，动中通产品的重量也大大减轻，使动中通产品能够装载更为轻型的载体，扩大了产品的使用范围。

附图说明

图1为本发明结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实时方式进行进一步的阐述。

如图1为本发明结构图，由图1可知，本发明提出的一种支撑与信号传递一体化轴系，包括：第一轴承1、功率环片2、电刷3、环片支架4、壳体5、信号环片6和轴承7、安装法兰8，中空轴9、绝缘环片10、刷架11、环出线12、刷出线13；

绝缘环片10材料为聚四氟乙烯，电刷3材料为金基合金丝，功率环片2和信号环片6材料为黄铜镀金；

第一轴承1与第二轴承7均为P4级角接触轴承，使支撑与信号传递一体化轴系能承受各个方向的载荷和冲击，并具有足够的回转精度；

壳体5为中空圆柱体结构，壳体5的外径与安装法兰8定位面形成过渡配合后固定连接；中空轴9为中空圆柱体结构；

第一轴承1与第二轴承7配对使用，第一轴承1安装在中空轴9的端部，中空轴9通过第一轴承1与壳体5连接；第二轴承7安装在中空轴9的另一个端部，中空轴9通过第二轴承7与安装法兰8连接；壳体5和安装法兰8组成的固定连接结构通过第一轴承1与第二轴承7与中空轴9形成相对旋转运动，所述相对旋转运动以中空轴9的轴线为旋转轴；

环片支架4为中空圆柱体结构，环片支架4内径与中空轴9外径过渡配合，使环片支架4与中空轴9固定连接；

功率环片2、信号环片6和绝缘环片10均为圆形环片结构，且均叠片套装在环片支架4上；安装时，各环片的轴线均与中空轴9的轴线重合。功率环片2和信号环片6的周向外侧带沟槽，换片支架4分为功率传递部分和信号传递部分，功率传递部分和信号传递部分彼此分离，功率环片2与绝缘环片10交替套装在环片支架4的功率传递部分，经轴向压紧后构成功率环片组；信号环片6和绝缘环片10交替套装在环片支架4的信号传递部分，经轴向压紧后构成信号环片组；

中空轴9在第一轴承1所在端面有两个腰型走线孔；安装法兰8在第二轴承7所在端面有两个腰型走线孔；每片功率环片2和信号环片6均引出一根导线作为环出线12从中空轴9的两个走线孔中引出；

刷架11为电路板，位于壳体5内部，刷架11的两端分别与壳体5和安装法兰8固定连接，电刷3为V型合金丝，V型结构的尖端焊接在刷架11上，开口两端嵌入功率环片2或信号环片6的沟槽中，并与沟槽相切，电刷3上施加初始接触压力，以确保电刷3与相应功率环片2和信号环片6时刻导通；每个电刷3引出一根导线作为刷出线13从安装法兰8的两个走线孔中引出。

本发明工作原理

在实际应用中，本发明中提出的支撑与信号传递一体化轴系分别与固定基座、方位旋转电机和动中通方位轴旋转支架相连，壳体5和安装法兰8组成的固定连接结构对动中通方位轴旋转部分形成支撑，方位旋转电机驱动壳体5和安装法兰8组成的固定连接结构与中空轴9形成相对旋转运动；从而使安装在安装法兰8上的动中通方位旋转部分产生方位跟踪；

进行功率传输时，外部功率信号通过刷出线13输入，经过刷架11上的印制电路板传递到电刷3，电刷3与功率环片2由于壳体5和安装法兰8组成的固定连接结构与中空轴9形成相对旋转运动而产生不间断接触的相对旋转运动，电刷3与功率换片2中的沟槽相接触，将功率信号传递到功率环片2，功率环片2上引出的环出线12从中空轴9端部的腰型孔穿出，与外部用电器连接，从而将功率信号传递到动中通方位旋转部分以上的所有用电器；

进行信号传递时，外部控制信号通过刷出线13输入，经过刷架11上的印制电路板传递到电刷3，电刷3与信号环片6由于壳体5和安装法兰8组成的固定连接结构与中空轴9形成相对旋转运动而产生不间断接触的相对旋转运动，电刷3与信号环片6中的沟槽相接触，将控制信号传递到信号环片6，信号环片6上引出的环出线12从中空轴9端部的腰型孔穿出，与外部控制器件连接，从而将控制信号传递到动中通方位旋转部分以上所有的控制器件。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (3)

1.一种支撑与信号传递一体化轴系，其特征在于包括：第一轴承(1)、功率环片(2)、电刷(3)、环片支架(4)、壳体(5)、信号环片(6)、第二轴承(7)、安装法兰(8)、中空轴(9)、绝缘环片(10)、刷架(11)、环出线(12)和刷出线(13)；

壳体(5)为中空圆柱体结构，壳体(5)的外径与安装法兰(8)定位面形成过渡配合后固定连接；中空轴(9)为中空圆柱体结构；

第一轴承(1)与第二轴承(7)配对使用，第一轴承(1)安装在中空轴(9)的端部，中空轴(9)通过第一轴承(1)与壳体(5)连接；第二轴承(7)安装在中空轴(9)的另一个端部，中空轴(9)通过第二轴承(7)与安装法兰(8)连接；壳体(5)和安装法兰(8)组成的固定连接结构通过第一轴承(1)与第二轴承(7)与中空轴(9)形成相对旋转运动，所述相对旋转运动以中空轴(9)的轴线为旋转轴；

环片支架(4)为中空圆柱体结构，环片支架(4)内径与中空轴(9)外径过渡配合，使环片支架(4)与中空轴(9)固定连接；

功率环片(2)、信号环片(6)和绝缘环片(10)均为圆形环片结构，且均套装在环片支架(4)上；功率环片(2)和信号环片(6)的周向外侧带沟槽，环片支架(4)分为功率传递部分和信号传递部分，功率传递部分和信号传递部分彼此分离，功率环片(2)与绝缘环片(10)交替套装在环片支架(4)的功率传递部分，经轴向压紧后构成功率环片组；信号环片(6)和绝缘环片(10)交替套装在环片支架(4)的信号传递部分，经轴向压紧后构成信号环片组；

中空轴(9)在第一轴承(1)所在端面有两个腰型走线孔；安装法兰(8)在第二轴承(7)所在端面有两个腰型走线孔；每片功率环片(2)和信号环片(6)均引出一根导线作为环出线(12)从中空轴(9)的两个走线孔中引出；

刷架(11)为电路板，位于壳体(5)内部，刷架(11)的两端分别与壳体(5)和安装法兰(8)固定连接，电刷(3)为V型合金丝，V型结构的尖端焊接在刷架(11)上，开口两端嵌入功率环片(2)或信号环片(6)的沟槽中，并与沟槽相切，电刷(3)上施加初始接触压力，以确保电刷(3)与相应功率环片(2)和信号环片(6)时刻导通；每个电刷(3)引出一根导线作为刷出线(13)从安装法兰(8)的两个走线孔中引出。

2.根据权利要求1所述的一种支撑与信号传递一体化轴系，其特征在于：所述第一轴承(1)与第二轴承(7)均为P4级角接触轴承。

3.根据权利要求1所述的一种支撑与信号传递一体化轴系，其特征在于：所述功率环片(2)、信号环片(6)和绝缘环片(10)套装在环片支架(4)上时，各环片的轴线均与中空轴(9)的轴线重合。