CN208672500U - 一种弹性环滚动接触性能评估卡具组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种弹性环滚动接触性能评估卡具组件，包括中心卡具和外环卡具，中心卡具通过旋转轴安装孔套装在旋转轴上，外环卡具上设有外环滚道，中心卡具上设有中心滚道，外环滚道设置在中心滚道的外侧以在两滚道之间形成使弹性环外周面与两滚道滚动配合且绕旋转轴公转的滚动空间。由于外环卡具设置在机架上而中心卡具设置在了旋转轴上，所以外环卡具与中心卡具能够相对转动。将弹性环放置在外环滚道与中心滚道上后，弹性环能够相对于外环卡具与中心卡具滚动，所以可以在现有的配备有旋转轴的滑动摩擦试验机上就可进行滚动摩擦接触试验，还能进行滚动载流摩擦接触试验，解决了现有技术中没有用于进行弹性环滚动接触性能研究的设备的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种弹性环滚动接触性能评估卡具组件。
背景技术
利用载流摩擦副传导电流是运动部件之间输送电功率和电信号的主要方式之一。高端装备中的典型载流摩擦副包括轨道交通装备中的受流和回流系统、航天装备中的太阳能帆板汇流环、军工装备雷达中的集电环等。载流摩擦副是少数几个单点失效核心部件之一，其失效可能导致整机供电系统的瘫痪。为保障载流摩擦副的合理设计和高可靠性运行，必须开展其性能特性和失效机制的基础研究。以弓网、导电滑环为代表的滑动载流摩擦副满足了高速列车、卫星等装备的导电需求。为研究上述滑动载流摩擦副基本性能和失效机制，研究者开发了各式各样的滑动载流摩擦试验机，主体结构以销盘配副居多。
但是，传统的滑动式输电装置使用过程中表现出高摩擦系数、高磨损率、高电阻波动性、电弧损伤等缺点。受滚动轴承的启发，基于滚动摩擦低摩擦系数、低磨损率的先天优势，滚动载流摩擦副应运而生。其结构包括内圈、外圈、弹性环，其中弹性环是滚动电接触的核心部件，已成功已应用于航母预警雷达、导弹信号传输系统等关键部位。弹性环滚动接触性能包括滚动摩擦接触性能(运行时不导电)和滚动载流摩擦接触性能(运行时导电)，但现有摩擦试验机多数为销盘结构，仅适合滑动接触研究，没有用于进行弹性环滚动接触研究的设备。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种弹性环滚动接触性能评估卡具组件，用以解决现有技术中没有用于进行弹性环滚动摩擦研究的设备的问题。
为实现上述目的，本实用新型的弹性环滚动接触性能评估卡具组件的技术方案是：
弹性环滚动接触性能评估卡具组件包括用于套装在摩擦试验机旋转轴上随旋转轴转动的中心卡具，还包括用于固定在摩擦试验机的机架上的外环卡具，中心卡具设有旋转轴安装孔，中心卡具通过旋转轴安装孔套装在旋转轴上，外环卡具上设有由使用时开口朝向旋转轴的圆环形凹槽构成的外环滚道，中心卡具上设有由使用时开口背向旋转轴的圆环形凹槽构成的中心滚道，外环滚道和中心滚道的轴线均处于中心卡具的旋转轴线上，外环滚道设置在中心滚道的外侧以在两滚道之间形成使弹性环外周面与两滚道滚动配合且绕旋转轴公转的滚动空间。
本实用新型的弹性环滚动接触性能评估卡具组件的有益效果是：本实用新型的弹性环滚动接触性能评估卡具组件设有外环卡具与中心卡具，外环卡具上设有外环滚道，中心卡具上设有中心滚道，由于外环卡具设置在机架上而中心卡具设置在了旋转轴上，所以外环卡具与中心卡具能够相对转动。将弹性环放置在外环滚道与中心滚道上后，在旋转轴的带动下弹性环能够相对于外环卡具与中心卡具滚动，所以本实用新型在现有的配备有旋转轴的滑动摩擦试验机上就可进行滚动摩擦试验，并且在对外环卡具与机架之间做过一定绝缘处理的情况下，还能进行滚动载流摩擦试验，解决了现有技术中没有用于进行弹性环滚动摩擦研究的设备的问题。
进一步的，为了使弹性环滚动接触性能评估卡具组件能够做载流摩擦试验，所述外环卡具与中心卡具均为导电体。
进一步的，外环卡具具有供旋转轴穿过的旋转轴穿过孔，弹性环滚动接触性能评估卡具组件还包括用于套设在旋转轴上隔离外环卡具与旋转轴的绝缘套，绝缘套能防止外环卡具与旋转轴之间被击穿。
进一步的，为了便于对中心卡具进行定位，所述绝缘套一端具有用于与旋转轴轴肩挡止配合的第一挡止面，另一端具有用于与中心卡具沿中心卡具的旋转轴线延伸方向挡止配合的第二挡止面，弹性环滚动接触性能评估卡具组件还包括用于螺纹装配在旋转轴上紧固中心卡具使中心卡具与第二挡止面顶压配合的紧固螺栓，中心卡具能够根据绝缘套的长度调节在旋转轴上的位置。
进一步的，为了便于安装中心卡具，所述旋转轴安装孔为锥形孔，弹性环滚动接触性能评估卡具组件还包括用于插入安装孔内紧固中心卡具的固定锥形套和顶推固定锥形套使固定锥形套与中心卡具紧固的紧固螺母，通过锥面配合定位的中心卡具位置更加精确。
进一步的，为了使机架与外环卡具之间绝缘，所述外环卡具与机架之间设有绝缘垫片，外环卡具通过绝缘螺栓固定在机架上。
进一步的，为了使外环卡具与旋转轴同心，旋转轴穿孔具有供旋转轴穿入的穿入口和供旋转轴穿出的穿出口，所述外环卡具的旋转轴穿孔内设有由穿入口至穿出口方向逐渐远离旋转轴中心的锥面或斜面，弹性环滚动接触性能评估卡具组件还包括对心轴套，对心轴套上设有与旋转轴穿孔配合使外环卡具与旋转轴同心的斜面或锥面。
附图说明
图1为本实用新型的弹性环滚动接触性能评估卡具组件的具体实施例的结构示意图；
图2为本实用新型的弹性环滚动接触性能评估卡具组件的具体实施例的外环卡具的结构示意图；
图3为本实用新型的弹性环滚动接触性能评估卡具组件的具体实施例的中心卡具的结构示意图；
图4为本实用新型的弹性环滚动接触性能评估卡具组件的具体实施例的锥形套的结构示意图。
图中：1、外环卡具；2、中心卡具；3、弹性环；4、旋转轴；11、外环滚道；12、旋转轴穿孔；13、绝缘垫片；14、紧固螺栓；21、中心滚道；22、绝缘套；23、固定锥形套；24、紧固螺母；25、旋转轴安装孔；121、穿入口；122、穿出口；221、第一挡止面；222、第二挡止面；231、锥形段；232、圆柱段。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。
本实用新型的弹性环滚动接触性能评估卡具组件的具体实施例，本实施例中的摩擦试验机为滑动载流摩擦试验机。如图1至图4所示，滑动载流摩擦试验机包括主体和机架，主体上设有用于输出的旋转轴和用于装卡弹性环的卡具组件，其中旋转轴的装载试验端为阶梯状。卡具组件主要包括固定在滑动载流摩擦试验机的机架上的外环卡具1和套装在滑动载流摩擦试验机旋转轴上随旋转轴转动的中心卡具2，中心卡具2上设有用于使中心卡具固定在旋转轴上的旋转轴安装孔25，外环卡具1上设有由开口朝向旋转轴4中心的圆环形凹槽构成的外环滚道11，中心卡具2上设有由开口背向旋转轴4中心的圆环形凹槽构成的中心滚道21，将弹性环放置在两个滚道之间即可实现滚动。外环滚道设置在中心滚道的外侧以在两滚道之间形成使弹性环外周面与两滚道滚动配合且绕旋转轴公转的滚动空间。
本实施例中的外环卡具1包括垂直于旋转轴4轴线的固定部分和从固定部分外边缘向旋转轴4轴端方向水平延伸的滚道部分。为了能使外环卡具1固定在机架上且不与旋转轴4发生接触，固定部分通过紧固螺栓14与与机架实现可拆连接，固定部分的中心设有用于使旋转轴4从中穿过的旋转轴穿孔12。
由于弹性环是设置在外环卡具1与中心卡具2之间的，而中心卡具2设置在旋转轴4上，所以外环卡具1与旋转轴4的同心很重要，为了对外环卡具1进行对心，外环卡具上的旋转轴穿孔具有供旋转轴穿入的穿入口121和供旋转轴穿出的穿出口122，所述外环卡具的旋转轴穿孔内设有由穿入孔至穿出孔方向逐渐远离旋转轴中心的锥面，弹性环滚动接触性能评估卡具组件还包括对心轴套，对心轴套上设有与旋转轴穿孔配合使外环卡具与旋转轴同心的斜面。通过将外环卡具1与对心轴套配合，即可实现外环卡具1与旋转轴4同心，通过紧固螺栓14将外环卡具1与机架进行固定后便可抽出对心轴套。在其他实施例中，也可以在安装之前在机架上测量出螺栓所在位置并进行打孔，再将外环卡具通过螺栓固定在机架上，此时外环卡具不再需要对心结构。在其他实施例中，固定部分也可以设置在滚道部分的外侧，此时外环卡具没有旋转轴穿孔。
外环卡具1的滚道部分为圆环形，滚道部分与旋转轴4同心设置，滚道部分的内周面上设有外环滚道11，外环滚道11与过旋转轴4轴线的平面的交线为半圆形圆弧，且半圆形圆弧的圆心在滚道部分的内周面上，该圆弧半径记作r，外环卡具1的内周面的半径记作R1。在其他实施例中，也可以根据需要自由设计所需的滚道形状。
中心卡具2为圆环形，与外环滚道11相应，中心滚道21设置在中心卡具2的外周面上，中心滚道21与过旋转轴4轴线的平面上也是半径为r的半圆形，中心滚道21的外周面半径为R2。
为了便于中心卡具2的拆卸及固定牢固，本实施例中弹性环滚动接触性能评估卡具组件还包括用于插入旋转轴安装孔25内紧固中心卡具2的固定锥形套23、顶推固定锥形套23使固定锥形套23与中心卡具2紧固的紧固螺母24和套设在旋转轴4上隔离外环卡具与旋转轴的绝缘套22。绝缘套22一端具有用于与旋转轴轴肩挡止配合的第一挡止面221，另一端具有用于与中心卡具沿中心卡具的旋转轴线延伸方向挡止配合的第二挡止面222。固定锥形套23上设有锥形段231和圆柱段232，锥形段231从锥形段与圆柱段连接处到锥形段的端部直径逐渐减小，固定锥形套23的锥形段231插入中心卡具的旋转轴安装孔25内使中心卡具2在绝缘套22与固定锥形套23的挤压下被固定牢固，紧固螺母24顶推固定锥形套23使其压紧中心卡具2。在其他实施例中，中心卡具也可以直接套设在旋转轴上并通过紧固螺母进行固定。
为了使本实用新型的弹性环滚动接触性能评估卡具组件能够进行载流摩擦性能的测试，摩擦试验机外环卡具与机架之间进行了一定的绝缘处理。在外环卡具上，用于固定外环卡具1的紧固螺栓14为尼龙螺栓，且在外环卡具1与机架之间设置有绝缘垫片13，尼龙螺栓依次穿过机架、绝缘垫片13和外环卡具1并对三者进行紧固，绝缘套22采用绝缘材料制成，防止外环卡具与旋转轴之间被击穿。
组装时，先将外环卡具1通过旋转轴穿孔12穿在旋转轴4上，然后通过对心轴套与外环卡具1的旋转轴穿孔12孔壁配合对外环卡具1进行对中，并在固定时在外环卡具1与机架之间设置绝缘垫片13，使用尼龙螺栓进行紧固，外环卡具1固定牢固后将对心轴套抽出。之后安装中心卡具，安装中心卡具时先将绝缘套22套设在旋转轴4上，再依次放入中心卡具2和固定锥形套23并使用紧固螺母24对固定锥形套23进行挤压和限位。最后再将弹性环放入外环卡具1与中心卡具2中便可进行测试。测试时，旋转轴4、固定锥形套23、中心卡具2、待测弹性环、外环卡具1组成导电通道，串联入原载流线路，开启试验机即可实现弹性环摩擦系数、接触电阻等载流摩擦性能的实时同步数据。
本实用新型的弹性环滚动接触性能评估卡具组件：
F＝δ×k
其中，δ是测试过程中弹性环压缩量，R0是待测弹性环外半径，R1是外环卡具1内半径，R2中心卡具2外半径，r是所述两滚道轴向截面圆弧半径，D是待测弹性环宽度，F是测试过程中弹性环所受预紧力，k是弹性环自身弹性系数。因此，通过改变R1，R2，r参数，可满足不同外半径R0、不同宽度D、不同预紧力F、不同弹性系数k等测试条件。
Claims (7)
1.弹性环滚动接触性能评估卡具组件，其特征在于：包括用于套装在摩擦试验机旋转轴上随旋转轴转动的中心卡具，还包括用于固定在摩擦试验机的机架上的外环卡具，中心卡具设有旋转轴安装孔，中心卡具通过旋转轴安装孔套装在旋转轴上，外环卡具上设有由使用时开口朝向旋转轴的圆环形凹槽构成的外环滚道，中心卡具上设有由使用时开口背向旋转轴的圆环形凹槽构成的中心滚道，外环滚道和中心滚道的轴线均处于中心卡具的旋转轴线上，外环滚道设置在中心滚道的外侧以在两滚道之间形成使弹性环外周面与两滚道滚动配合且绕旋转轴公转的滚动空间。
2.根据权利要求1所述的弹性环滚动接触性能评估卡具组件，其特征在于：弹性环滚动接触性能评估卡具组件为载流摩擦试验用卡具组件，所述外环卡具与中心卡具均为导电体。
3.根据权利要求2所述的弹性环滚动接触性能评估卡具组件，其特征在于：外环卡具具有供旋转轴穿过的旋转轴穿过孔，弹性环滚动接触性能评估卡具组件还包括用于套设在旋转轴上隔离外环卡具与旋转轴的绝缘套。
4.根据权利要求3所述的弹性环滚动接触性能评估卡具组件，其特征在于：所述绝缘套一端具有用于与旋转轴轴肩挡止配合的第一挡止面，另一端具有用于与中心卡具沿中心卡具的旋转轴线延伸方向挡止配合的第二挡止面，弹性环滚动接触性能评估卡具组件还包括用于螺纹装配在旋转轴上紧固中心卡具使中心卡具与第二挡止面顶压配合的紧固螺栓。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的弹性环滚动接触性能评估卡具组件，其特征在于：所述旋转轴安装孔为锥形孔，弹性环滚动接触性能评估卡具组件还包括用于插入旋转轴安装孔内紧固中心卡具的固定锥形套和顶推固定锥形套使固定锥形套与中心卡具紧固的紧固螺母。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的弹性环滚动接触性能评估卡具组件，其特征在于：所述外环卡具与机架之间设有绝缘垫片，外环卡具通过绝缘螺栓固定在机架上。
7.根据权利要求3所述的弹性环滚动接触性能评估卡具组件，其特征在于：旋转轴穿孔具有供旋转轴穿入的穿入口和供旋转轴穿出的穿出口，所述外环卡具的旋转轴穿孔内设有由穿入口至穿出口方向逐渐远离旋转轴中心的锥面或斜面，弹性环滚动接触性能评估卡具组件还包括对心轴套，对心轴套上设有与旋转轴穿孔配合使外环卡具与旋转轴同心的斜面或锥面。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113188708A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-30 | 河南科技大学 | 一种滚动汇流环试验装置 |
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2018
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