CN109459630A - 一种测试功率导电滑环传输性能的装置 - Google Patents

一种测试功率导电滑环传输性能的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种测试功率导电滑环传输性能的装置，包括工作台、装配法兰、扭矩传感器、联轴器、步进电机、温度传感器、精密电阻测试仪、恒流恒压电源、绝缘件，固定在工作台上的显控台、第一安装支架、第二安装支架、第三安装支架；第一安装支架固定功率导电滑环的定环；扭矩传感器固定在第二安装支架上，步进电机固定在第三安装支架上；步进电机与扭矩传感器互联，扭矩传感器通过装配法兰与功率导电滑环相连；第一安装支架、装配法兰与功率导电滑环之间设有绝缘件；恒流恒压电源提供电源；精密电阻测试仪接入固定功率导电滑环；温度传感器检测功率导电滑环的温度；显控台触摸屏上设置运动参数，监测电机运转；本发明可实现导电滑环整个工作状态的跑合。

Description

一种测试功率导电滑环传输性能的装置
技术领域
本发明属于导电滑环性能测试领域，特别是一种测试功率导电滑环传输性能的装置。
背景技术
导电滑环的主要功能是实现固定设备与旋转设备之间的电讯信号与功率传输，可广泛应用于军用雷达、通信导航、卫星通讯、精密仪器等诸多领域。功率导电滑环主要负责转动部分与固定部分间的功率传输，通流大的应用场合单环传输功率可达上百千瓦，可靠性要求很高，一旦损坏整个设备就无法正常工作。
功率导电滑环在传输电流或电信号时，电刷与滑环处于滑动电接触状态，由于传输的电流数值较大，对电接触副之间的接触压力、接触电阻和温升条件提出更高要求。在摩擦力和电热等多种因素耦合作用，导电环和电刷之间可能发生磨损，造成扭转力矩、接触电阻及工作温升等指标超过安全极限，影响功率导电滑环的性能及寿命。为了制造出性能更加优良的功率导电滑环，以满足现在精密设备工作的要求，有必要开发专用测试装置对关键参数进行跑合测试。
刘军涛，大连理工大学，2013年发表的文章“导电滑环接触材料摩擦磨损特性研究”中设计了一种载流摩擦磨损试验台。该载流摩擦磨损试验台测试对象为单根电刷丝和导电环，测量指标仅为接触电阻，通过电流范围0～5A。该试验台未实现对整个导电滑环工作状态的跑合试验，指标参数采集单一不能全面监测导电滑环的性能；同时，传输电流数值较小，对要求更高的功率汇流环设计指导意义不强。
公开号为CN103674377A的中国发明专利公开了一种导电滑环刷丝接触压力的检测方法。该方法通过测量装置对刷丝工作时的变形特性进行检测和受力判别。但该发明仅提供了一种导电滑环接触压力测试的方法，未能实现对整个功率导电滑环传输性能进行测试。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测试功率导电滑环传输性能的装置，以实现对导电滑环整个工作状态的跑合试验。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种测试功率导电滑环传输性能的装置，包括显控台、第一安装支架、装配法兰、扭矩传感器、梅花联轴器、第二安装支架、第三安装支架、步进电机、温度传感器、精密电阻测试仪、工作台、恒流恒压电源、绝缘件；所述显控台、第一安装支架、第二安装支架、第三安装支架均固定在工作台上；所述第一安装支架用以固定功率导电滑环的定环；所述扭矩传感器固定在第二安装支架上，所述步进电机固定在第三安装支架上；所述步进电机通过梅花联轴器与扭矩传感器输入轴互联，扭矩传感器输出轴通过梅花联轴器与装配法兰相连；装配法兰与功率导电滑环的动环相连；所述第一安装支架、装配法兰与功率导电滑环之间设有绝缘件进行绝缘；恒流恒压电源为功率导电滑环提供恒流恒压电源，电流传输回路实时的电压、电流值通过显控台的触摸屏上显示；所述精密电阻测试仪接入固定功率导电滑环，采集电压经过功率导电滑环后的压降，与传输电流进行对比计算，实时监测功率导电滑环工作状态下的接触电阻，并通过显控台的触摸屏上显示；所述温度传感器用以检测功率导电滑环的动环、定环、汇流板的温度，并通过显控台的触摸屏上显示；所述步进电机运动状态通过PLC控制；所述显控台触摸屏上快捷设置步进电机的加速时间、运转速度、转动角度、运行周期等运动参数，实时监测电机运转情况。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明的测试功率导电滑环传输性能的装置，能够精确模拟导电滑环工作状态参数，全面监测导电滑环跑合试验中各项指标，如接触电阻、温升、摩擦转矩等进行全面复现；
(2)本发明的测试功率导电滑环传输性能的装置，适用于大功率传输场合，可测试的最大输出电流不小于1000A；
(3)本发明的测试功率导电滑环传输性能的装置，具有良好的通用性和自动化水平，可通过转接板对不同结构导电滑环进行跑合测试，并且具有测量准确、数据丰富等优点；
(4)本发明的测试功率导电滑环传输性能的装置，可进行大功率传输各种工况，尤其是外部搭载装置不同运动形式如外部搭载装置不同的偏转角度，转动速度，周期往复转动/单向旋转等工况下和电源参数下导电滑环的工作性能参数检测，为高可靠功率导电滑环的研制提供保障。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的测试功率导电滑环传输性能装置的总体示意图。
图2为步进电机、扭矩传感器连接示意图。
图3为功率导电滑环固定安装示意图。
具体实施方式
为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
结合图1-图3，本发明的一种测试功率导电滑环传输性能的装置，包括显控台1、第一安装支架2、装配法兰4、扭矩传感器5、梅花联轴器6、第二安装支架7、第三安装支架8、步进电机9、温度传感器10、精密电阻测试仪11、工作台12、恒流恒压电源13、绝缘件；所述显控台1、第一安装支架2、第二安装支架7、第三安装支架8均固定在工作台12上；所述第一安装支架2用以固定功率导电滑环3的定环；所述扭矩传感器5固定在第二安装支架7上，所述步进电机9固定在第三安装支架8上；所述步进电机9通过梅花联轴器6与扭矩传感器5输入轴互联，扭矩传感器5输出轴通过梅花联轴器6与装配法兰4相连；装配法兰4与功率导电滑环3的动环相连；所述第一安装支架2、装配法兰4与功率导电滑环3之间设有绝缘件进行绝缘；恒流恒压电源13为功率导电滑环3提供恒流恒压电源，电流传输回路实时的电压、电流值通过显控台1的触摸屏上显示。电流值是性能测试的一个主要输入变量，评估不同电流大小下功率导电滑环3的性能，电压是随电流变化同步随动的，可用于检测整个回路的电阻状况。所述精密电阻测试仪11接入固定功率导电滑环3，采集电压经过功率导电滑环后的压降，与传输电流进行对比计算，实时监测功率导电滑环工作状态下的接触电阻，并通过显控台1的触摸屏上显示。所述温度传感器10用以检测功率导电滑环3的动环、定环、汇流板的温度，并通过显控台1的触摸屏上显示。所述步进电机9运动状态通过PLC控制；所述显控台1触摸屏上快捷设置步进电机9的加速时间、运转速度、转动角度、运行周期等运动参数，同时内置常用的跑合测试参数组合供直接调用；实时监测电机运转情况。
进一步的，所述步进电机9输出扭矩大于功率导电滑3环摩擦扭矩；所述梅花联轴器6额定扭矩不小于步进电机9输出扭矩，所述显控台1还与蜂鸣器相连，超过安全扭矩上限蜂鸣器报警提示。
进一步的，所述第一安装支架2、第二安装支架7、第三安装支架8均采用定位销15固定在工作台12上，以保证步进电机9输出轴、扭矩传感器5、功率导电滑环3同轴。
进一步的，所述第一安装支架2与功率导电滑环3的定环之间设有绝缘衬垫17，采用紧固件配合绝缘衬套16将第一安装支架2与功率导电滑环3定环紧固。同时装配法兰4与功率导电滑环3之间也设有绝缘衬垫17，采用紧固件配合绝缘衬套16将装配法兰4与功率导电滑环3动环紧固。
进一步的，所述绝缘衬垫17、绝缘衬套16均采用聚醚酰亚胺材料制成，装配前用酒精擦拭干净，不得有油污、切屑等多余物，绝缘电阻不小于200MΩ。
进一步的，为模拟大电流传输工况，所述恒流恒压电源13输出电压范围0～28V、电流范围0～1000A，连续可调，恒压恒流模式自动转换；电流传输回路实时的电压、电流值和电源工作状态信号通过面板LED和状态指示灯进行显示。
进一步的，所述恒流恒压电源13输出端口装配转接汇流板，大电流导电铜线与压接端子铆合后与转接汇流板贴合紧固，传输1000A电流需要不少于8根35mm2铜线。
进一步的，所述工作台12由钢材焊接成形，四个立柱下端均装有脚轮14，脚轮配有伸缩支撑螺栓，可根据使需求灵活实现工作台移动及调平放置。
进一步的，所述温度传感器10通过12只温度探头通过导电胶带紧密贴合在电滑环3的动环、定环、汇流板等12个温度监测点，实时采集载流运动过程中温升状态，当采集的最大温度超过导电滑环内部焊点材料能承受的安全温度上限120℃时，蜂鸣器报警提示。
进一步的，所述精密电阻测试仪11量程范围0.1μΩ～110MΩ，精度0.1μΩ，通过数据探头采集电压经过功率导电滑环后的压降，与传输电流(由流恒压电源13提供，数值在控制面板上设定)进行对比计算，实时监测功率导电滑环工作状态下的接触电阻。
进一步的额，所述步进电机9基本步距角1.2°，保持转矩35N.m，梅花联轴器6额定扭矩32N.m、最大扭矩64N.m，扭矩传感器5规格50N.m，精度±0.1F.S，供电24V，输出信号0～10V。

Claims (10)

1.一种测试功率导电滑环传输性能的装置，其特征在于，包括显控台(1)、第一安装支架(2)、装配法兰(4)、扭矩传感器(5)、梅花联轴器(6)、第二安装支架(7)、第三安装支架(8)、步进电机(9)、温度传感器(10)、精密电阻测试仪(11)、工作台(12)、恒流恒压电源(13)、绝缘件；所述显控台(1)、第一安装支架(2)、第二安装支架(7)、第三安装支架(8)均固定在工作台(12)上；所述第一安装支架(2)用以固定功率导电滑环(3)的定环；所述扭矩传感器(5)固定在第二安装支架(7)上，所述步进电机(9)固定在第三安装支架(8)上；所述步进电机(9)通过梅花联轴器(6)与扭矩传感器(5)输入轴互联，扭矩传感器(5)输出轴通过梅花联轴器(6)与装配法兰(4)相连；装配法兰(4)与功率导电滑环(3)的动环相连；所述第一安装支架(2)、装配法兰(4)与功率导电滑环(3)之间设有绝缘件进行绝缘；恒流恒压电源(13)为功率导电滑环(3)提供恒流恒压电源，电流传输回路实时的电压、电流值通过显控台(1)的触摸屏上显示；所述精密电阻测试仪(11)接入固定功率导电滑环(3)，采集电压经过功率导电滑环后的压降，与传输电流进行对比计算，实时监测功率导电滑环工作状态下的接触电阻，并通过显控台(1)的触摸屏上显示；所述温度传感器(10)用以检测功率导电滑环(3)的动环、定环、汇流板的温度，并通过显控台(1)的触摸屏上显示；所述步进电机(9)运动状态通过PLC控制；所述显控台(1)触摸屏上快捷设置步进电机(9)的加速时间、运转速度、转动角度、运行周期等运动参数，实时监测电机运转情况。
2.根据权利要求1所述的测试功率导电滑环传输性能的装置，其特征在于，所述步进电机(9)输出扭矩大于功率导电滑(3)环摩擦扭矩；所述梅花联轴器(6)额定扭矩不小于步进电机(9)输出扭矩，所述显控台(1)还与蜂鸣器相连，超过安全扭矩上限蜂鸣器报警提示。
3.根据权利要求1所述的测试功率导电滑环传输性能的装置，其特征在于，所述第一安装支架(2)、第二安装支架(7)、第三安装支架(8)均采用定位销(15)固定在工作台(12)上。
4.根据权利要求1所述的测试功率导电滑环传输性能的装置，其特征在于，所述第一安装支架(2)与功率导电滑环(3)的定环之间设有绝缘衬垫(17)，采用紧固件配合绝缘衬套(16)将第一安装支架(2)与功率导电滑环(3)定环紧固；所述装配法兰(4)与功率导电滑环(3)之间也设有绝缘衬垫(17)，采用紧固件配合绝缘衬套(16)将装配法兰(4)与功率导电滑环(3)动环紧固。
5.根据权利要求1所述的测试功率导电滑环传输性能的装置，其特征在于，所述绝缘衬垫(17)、绝缘衬套(16)均采用聚醚酰亚胺材料制成。
6.根据权利要求1所述的测试功率导电滑环传输性能的装置，其特征在于，所述恒流恒压电源(13)输出电压范围0～28V、电流范围0～1000A。
7.根据权利要求1所述的测试功率导电滑环传输性能的装置，其特征在于，所述恒流恒压电源(13)输出端口装配转接汇流板，大电流导电铜线与压接端子铆合后与转接汇流板贴合紧固。
8.根据权利要求1所述的测试功率导电滑环传输性能的装置，其特征在于，所述工作台(12)由钢材焊接成形，四个立柱下端均装有脚轮(14)，脚轮配有伸缩支撑螺栓。
9.根据权利要求1所述的测试功率导电滑环传输性能的装置，其特征在于，所述温度传感器(10)通过多只温度探头通过导电胶带紧密贴合在电滑环(3)的动环、定环、汇流板等多个温度监测点，实时采集载流运动过程中温升状态。
10.根据权利要求1所述的测试功率导电滑环传输性能的装置，其特征在于，所述精密电阻测试仪(11)量程范围0.1μΩ～110MΩ，精度0.1μΩ，通过数据探头采集电压经过功率导电滑环后的压降，与传输电流进行对比计算，实时监测功率导电滑环工作状态下的接触电阻。
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