CN105758755B - 一种风电导电滑环电接触磨损试验机的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风电导电滑环电接触磨损试验机的结构。它能进行导电环与刷丝的加速带电磨损试验并进行滑动摩擦磨损和动态接触电阻状态的检测，其外形为长方体钣金结构，主要由机箱盖、前面板、舱门及底板围成，内部设置了磨损试验舱、主轴驱动控制单元、加载接触力及摩擦力测量单元和磨损试验舱温度控制单元，可以设定摩擦副接触压力、磨损转速及圈数，具有数据采集显示及传输功能，使用方便，操作简单，可应用于多种导电滑环的磨损试验场合。

Description

一种风电导电滑环电接触磨损试验机的结构
技术领域
本发明涉及一种磨损试验平台，特别涉及一种风电导电滑环电接触磨损试验机的结构。
背景技术
风电变桨滑环主要由定子和转子组成，转子上可以有多个负责动力及信号传输的导电环及绝缘体。各导电环外圆柱面加工了环槽，表面经多层贵金属镀覆处理，定子上安装的电刷采用金合丝材制成，借助电刷的弹性压力与各导电环环道槽滑动接触来传递电力及控制信号，作为一个关键器件，要求具有安全、可靠、稳定、免维护以及长寿等特点。但在长期使用过程中会出现导电环与刷丝之间的电接触状态下的摩擦磨损以及接触电阻不稳等问题，这些严重影响了其使用性能。对此可以采用加速磨损试验的方法，在较短的时间内预判导电滑环可能出现的问题。因此需要专门的电接触磨损测试机，这对滑环的载流磨损特性研究十分重要。
目前虽然已有一些摩擦磨损试验设备，但针对风电变桨滑环电接触滑动摩擦磨损试验设备的研制目前未见相关报道。为此根据风电变桨滑环的特点，研制专用导电滑环电接触加速磨损试验机，其布局的设计是否合理对其使用性能的影响很大，为此提出一种导电滑环电接触磨损试验机布局。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够模拟风电变桨滑环工作状态的导电环与刷丝的磨损并进行检测的磨损试验机的总体布局方案，这种电接触磨损试验机方便了导电环及刷丝的电接触滑动摩擦磨损和动态接触电阻状态的检测，可以进行加速磨损试验。
本发明的技术方案：
一种风电导电滑环电接触磨损试验机，外观为长方体钣金结构，主要由机箱盖7、前面板16、舱门10及装有四个支脚14的底板19围成。内部设置了磨损试验舱22、主轴驱动控制、加载接触力及摩擦力测量、磨损试验舱温度控制等功能单元，可以设定摩擦副接触压力、磨损转速及圈数，进行带电加速摩擦磨损试验，具有数据采集显示及传输功能。
其中在前面板16上面布置了启动开关2、调速旋钮1、指示灯3、计数表4、温控表5以及四路数显仪表6，便于操作和显示数据，其中启动开关2控制电源单元27；调速旋钮1与驱动器20连接，控制伺服电机21转速；指示灯3显示电源单元27及伺服电机21状态；计数表4与内部的一个接近开关相连，用于控制和显示被测导电环13的旋转圈数；温控表5用于设置温控单元24并显示磨损试验舱22的温度。
磨损试验舱22布置在试验机的左前方，外侧安装一个弯折式舱门10，舱门10由钣金框架及透明的亚克力板构成，方便观察试验状态，该舱门10可以打开很大的开度，便于被测导电环13及被测刷丝12的装拆操作，舱门10关上后形成一个密闭试验空间，便于保持试验温度，防止外界灰尘进入对试验造成不良影响。
在磨损试验舱22里的正面舱壁的上下方分别水平伸出悬臂方管梁8和弹性胀轴15，在磨损试验舱22里的正面舱壁后面有钣金支架18、伺服电机21、驱动器20等，钣金支架18被固定在底板19上，悬臂方管梁8、轴承座17及伺服电机21安装在钣金支架18上，弹性胀轴15由轴承座17内的两个滚动轴承支撑并连接到伺服电机21的驱动轴上。被测导电环13被安装在弹性胀轴15上，而被测刷丝12通过刷丝支柱装夹在两个测量钳臂11上，两个测量钳臂11上方通过铰链结构与天平梁23连接，天平梁23安装在可调钳臂座9上，可调钳臂座9被套装在悬臂方管梁8上，可根据被测导电环13的安装位置前后调整，使被测刷丝12与被测导电环13之间处于最佳搭配位置关系；通过弹簧加载接触压力后，可以使两段被测刷丝12同时与同一个被测导电环13的环槽接触，进行带电磨损试验；在可调钳臂座9还装有摩擦力传感器及接触压力传感器，其引线通过悬臂方管梁8内孔引出到调理电路单元26上；两段被测刷丝12通过刷丝支柱及导线也通过悬臂方管梁8内孔连接到试验机右后面的接口座29，以便与外界的电阻测量仪或电流源连接。悬臂方管梁8内孔走线方式方便美观，适合可调钳臂座9的前后调整要求。
在磨损试验舱22以外的底板19上还安装有温控单元24、调理电路单元26、电源单元27、电源插座28、接口座29，其中温控单元24用以控制磨损试验舱22的温度，防止在进行加速磨损试验时被测刷丝12与被测导电环13摩擦区域温度过高，其输出的冷气通过布置在磨损试验舱22侧壁的温控冷气出口25吹到摩擦副上，温控单元24包含制冷机、温度传感器及温控表5；调理电路单元26输入端与摩擦力传感器及接触压力传感器连接，用以处理摩擦力及接触压力信号，其输出端连接到四路数显仪表6上；电源单元27将从后部电源插座28接入的220V交流供电转换成各仪表所需的直流供电；布置在右后部的多路接口座29，除了用于连接外界的电阻测量仪或电流源连接，还与四路数显仪表6相连，四路数显仪表6可以处理、显示并输出被测刷丝12与被测导电环13摩擦副的摩擦力及接触压力、接触电阻及被测导电环13的转速，其输出的RS458信号通过接口座29与外接上位机通信，以便数据采集和处理。
本发明的有益效果：采用此布局研制的导电滑环电接触磨损试验机操作方便，运行良好，达到了设计目标。
附图说明
图1是一种风电导电滑环电接触磨损试验机轴侧图。
图2是一种风电导电滑环电接触磨损试验机主视图。
图3是一种风电导电滑环电接触磨损试验机的右视剖视图。
图4是一种风电导电滑环电接触磨损试验机的俯视剖视图。
图中：1调速旋钮；2启动开关；3指示灯；4计数表；5温控表；6四路数显仪表；7机箱盖；8悬臂方管梁；9可调钳臂座；10舱门；11测量钳臂；12被测刷丝；13被测导电环；14支脚；15弹性胀轴；16前面板；17轴承座；18钣金支架；19底板；20驱动器；21伺服电机；22磨损试验舱；23天平梁；24温控单元；25温控冷气出口；26调理电路单元；27电源单元；28电源插座；29接口座。
具体实施方式
结合技术方案和附图进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种风电导电滑环电接触磨损试验机，外观为长方体钣金结构，主要由机箱盖7、前面板16、舱门10及装有四个支脚14的底板19围成。内部设置了磨损试验舱22、主轴驱动控制、加载接触力及摩擦力测量、磨损试验舱温度控制等功能单元，可以设定摩擦副接触压力、磨损转速及圈数，进行带电加速摩擦磨损试验，具有数据采集显示及传输功能。
其中在前面板16上面布置了启动开关2、调速旋钮1、指示灯3、计数表4、温控表5以及四路数显仪表6，便于操作和显示数据，其中启动开关2控制电源单元27；调速旋钮1与驱动器20连接，控制伺服电机21转速；指示灯3显示电源单元27及伺服电机21状态；计数表4与内部的一个接近开关相连，用于控制和显示被测导电环13的旋转圈数；温控表5用于设置温控单元24并显示磨损试验舱22的温度。
磨损试验舱22布置在试验机的左前方，外侧安装一个弯折式舱门10，舱门10由钣金框架及透明的亚克力板构成，可方便观察试验状态，该舱门10拉开可以达到120度转角，这种大开度十分有利于被测刷丝12及被测导电环13的装拆操作，舱门10关上后形成一个密闭试验空间，便于保持试验温度，防止外界灰尘进入对磨损试验造成不良的影响。
从图3中可以看到，弹性胀轴15被水平布置在磨损试验舱22里正面舱壁偏下方，用于安装测导电环13，它的外端轴径与被测导电环13的口径相适应，便于胀紧测导电环13并保持其迴转精度；在其正面上方水平布置一个悬臂方管梁8，用于安装可调钳臂座9，在磨损试验舱22里的正面隔板后面有钣金支架18、伺服电机21、驱动器20等，钣金支架18用螺钉固定在底板19上，悬臂方管梁8、轴承座17及伺服电机21安装在钣金支架18上，弹性胀轴15由轴承座17内的两个滚动轴承支撑并连接到伺服电机21的驱动轴上。从图1及图2中可见，被测导电环13被安装在弹性胀轴15上，而被测刷丝12通过刷丝支柱固定在两个测量钳臂11上，两个测量钳臂11上方与一个天平梁23铰链连接，通过弹簧加载接触压力后，使两段被测刷丝12同时与同一个被测导电环13的环槽接触，被测导电环13与弹性胀轴15中间加装绝缘膜，可以使加载电流从一根被测刷丝12流入，经过被测导电环13后从一根被测刷丝流出，从而进行带电磨损试验，天平梁23安装在可调钳臂座9上，可调钳臂座9被套装在悬臂方管梁8上，可根据被测导电环13的安装位置前后调整，使被测刷丝12与被测导电环13之间处于最佳位置关系。在可调钳臂座9上还装有摩擦力传感器及接触压力传感器，其引线通过悬臂方管梁8内孔引出到调理电路单元26上；两段被测刷丝12通过刷丝支柱及导线也通过悬臂方管梁8内孔连接到试验机后面的接口座29，以便与外界的电阻测量仪或电流源连接。
从图4中可见，除了磨损试验舱22以外，在底板19上还安装有温控单元24、调理电路单元26、电源单元27、电源插座28、接口座29，其中温控单元24用以控制磨损试验舱22的温度，防止在进行加速磨损试验时被测刷丝12与被测导电环13摩擦区域温度过高，其输出的冷气通过布置在磨损试验舱22侧壁的温控冷气出口25吹到摩擦副上，温控单元24包含制冷机、温度传感器及温控表5；调理电路单元26输入端与摩擦力传感器及接触压力传感器连接，用以处理摩擦力及接触压力信号，其输出端连接到四路数显仪表6上；电源单元27将从后部电源插座28接入的220V交流供电转换成各仪表所需的直流供电；布置在右后部的多路接口座29，除了用于连接外界的电阻测量仪或电流源连接，还与四路数显仪表6相连，四路数显仪表6可以处理、显示并输出被测刷丝12与被测导电环13摩擦副的摩擦力及接触压力、接触电阻及被测导电环13的转速等模拟信号，其输出的RS458信号通过接口座29与外接上位机通信，以便数据采集、存储、处理及显示。

Claims (1)

1.一种风电导电滑环电接触磨损试验机的结构，其特征在于：
试验机外形采用长方体钣金结构，由机箱盖(7)、前面板(16)、舱门(10)及装有四个支脚(14)的底板(19)围成；内部设置磨损试验舱(22)、主轴驱动控制单元、加载接触力及摩擦力测量单元和磨损试验舱温度控制单元；
前面板(16)布置有调速旋钮(1)、启动开关(2)、指示灯(3)、计数表(4)、温控表(5)以及四路数显仪表(6)，其中启动开关(2)控制电源单元(27)，调速旋钮(1)与驱动器(20)连接，控制伺服电机(21)转速；指示灯(3)显示电源单元(27)及伺服电机(21)状态，计数表(4)控制和显示被测导电环(13)的旋转圈数，温控表(5)用于设置温控单元(24)并显示磨损试验舱(22)的温度；
磨损试验舱(22)位于试验机的左前方，外侧安装大开度弯折式舱门(10)，舱门(10)由钣金框架及透明的亚克力板构成，打开舱门(10)后便于被测导电环(13)及被测刷丝(12)的装拆操作，关上后形成一个密闭试验空间，便于保持试验温度，防止外界灰尘进入对试验造成不良影响；
在磨损试验舱(22)内，正面舱壁的上下方分别水平伸出悬臂方管梁(8)和弹性胀轴(15)，在正面舱壁后面装有钣金支架(18)、伺服电机(21)和驱动器(20)，钣金支架(18)被固定在底板(19)上，悬臂方管梁(8)、轴承座(17)及伺服电机(21)安装在钣金支架(18)上，弹性胀轴(15)由轴承座(17)内的两个滚动轴承支撑并连接到伺服电机(21)的驱动轴上；被测导电环(13)被安装在弹性胀轴(15)上，被测刷丝(12)被装夹在两个测量钳臂(11)上，两个测量钳臂(11)上方通过铰链结构与天平梁(23)连接，天平梁(23)安装在可调钳臂座(9)上，被套装在悬臂方管梁(8)上的可调钳臂座(9)可前后调整位置，使被测刷丝(12)与被测导电环(13)之间处于最佳搭配位置，使两段被测刷丝(12)同时与同一个被测导电环(13)的环槽接触；
在可调钳臂座(9)上装有摩擦力传感器及接触压力传感器，其引线通过悬臂方管梁(8)内孔引出到调理电路单元(26)上；两段被测刷丝(12)的引线也通过悬臂方管梁(8)内孔连接到试验机右后面的接口座(29)；
在底板(19)上还安装有温控单元(24)、调理电路单元(26)、电源单元(27)、电源插座(28)和接口座(29)，其中温控单元(24)输出的冷气通过布置在磨损试验舱(22)侧壁的温控冷气出口(25)吹到摩擦副上，调理电路单元(26)输入端与摩擦力传感器及接触压力传感器连接，其输出端连接到四路数显仪表(6)上；电源单元(27)将从后部电源插座(28)接入的220V交流供电转换成各仪表所需的直流供电；布置在右后部的多路接口座(29)，除了用于连接外界的电阻测量仪或电流源连接，还与四路数显仪表(6)相连，四路数显仪表(6)的输出信号通过接口座(29)与外界的上位机通信，以便数据采集和处理。
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