RU12291U1 - Вращающееся контактное устройство - Google Patents

Abstract

Вращающееся контактное устройство, содержащее коллектор с соосно расположенными контактными кольцами, установленный коаксиально коллектору пакет кольцевых щеткодержателей с П-образными щетками круглого сечения, закрепленными в П-образных пазах каждого из колец щеткодержателя и охватывающими соответствующие контактные кольца коллектора, отличающееся тем, что на наружной цилиндрической поверхности контактных колец коллектора выполнены канавки, число которых равно числу щеток, контактирующих с кольцом, при этом канавки имеют угловой профиль, а плоскость симметрии канавки параллельна торцевой поверхности кольца.

Description

Врашаюшееся контактное УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области точного приборостроения, а именно к устройствам для передачи электрических сигналов между контактными элементами, один из которых врашается с высокой скоростью, и может быть использована в оптических головках самонаведения (ГСН) для передачи электрических сигналов на врашаюшийся РОТОР гироскопа,

одной ИЗ важнейших задач ПРИ создании современных ГСН является обеспечение надежности работы головки, что в значительной степени определяется надежностью работы врашаюшегося контактного устройства (ВКУ), ПРИ этом, важным параметром, характеризуюшим работу ВКУ, является отсутствие искажения передаваемых им электрических сигналов. Это также во многом зависит от надежности контакта между врашаюпшмися и неподвижными элементами контактного устройства. Попытки решить ЭТУ проблему в той или иной степени встречаются в зарубежной и отечественной литературе.

Известны врашаюшиеся контактные устройства ВКУ 1, содержащие врашаюшееся и неподвижное кольца с контактирующей частью на одном из них, выполненной в виде ОТОГНУТЫХ лепестков.

Известно также многоканальное подвижное УСТРОЙСТВО 2, содержашее несколько концентричных контактных колец и несколько пар контактных лепестков, закрепленных в шахматном порядке и контактирующих со своими кольцами по их цилиндрической поверхности.

Устройства 1 и 2 обеспечивают надежный электрический контакт между врашаюшимися частями, однако имеют высокий момент трения и не ПРИГОДНЫ для работы на высоких СКОРОСТЯХ вращения из-за низкой ИЗНОСОСТОЙКОСТИ.

Известный щеточный узел нормализованного коллектора 3 состоит из коллектора с контактными кольцами и узла щеток, набранного в виде пакета щеткодержателей. Щеткодержатели выполнены в виде плоской металлической скобы с ДВУМЯ впаянными в них одним концом контактами. Контакты представляют собой-прямые отрезки КРУГЛОЙ ПРОВОЛОКИ из УПРУГОГО контактного материала. Между щеткодержателями находятся изолирующие прокладки. Пакет щеткодержателей соединяется на ДВУХ ИЗОЛИРУЮЩИХ втулках, ПРОХОДЯЩИХ через отверстия в щеткодержателях и закрепляется ДВУМЯ винтами, ПРОХОДЯЩИМИ через

Известное ВКУ 3, предназначено для передачи электрических сигналов на вращающийся РОТОР гироскопа. Однако на высоких скоростях вращения, а также ПРИ вибрационных и ударных перегрузках, ввиду плохой резонансозащишенности контактов, их недостаточной

жесткости и малого количества дублируюших контактов КОНСТРУКЦИЯ устройства не обеспечивает надежность контакта мехау кольцами коллектора и шетками.

Указанные недостатки частично устранены в известном ВКУ 4, в КОТОРОМ расположенные попарно, крестообразно, в несколько РЯДОВ шетки закрепляются в пазах щеткодержателей, выполненных в виде плоских колец. Пакет щеткодержателей установлен в изолирующей крепежной втулке коаксйально коллектору. В ВКУ 4 повышена надежность работы, а также его ударо-и виброзашищенность , что явилось следствием увеличения числа дублирующих шеток и их закрепления в щеткодержателе с двух концов.

Еще больщим повышением надежности работы, а также снижением трудоемкости сборки отличается ВКУ 5, наиболее близкое по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели и ПОЭТОМУ выбранное в качестве прототипа. В устройстве 5 щетки имеют П-образную ФОРМУ, а в щеткодержателях выполнены торцевые П-образные пазы, открывающиеся на внутренней боковой поверхности щеткодержателя. Через эти торцевые пазы пропущены средние части щеток, боковые консоли КОТОРЫХ охватывают соответствующие кольца коллектора. Щетки крепятся в щеткодержателях с помощью ПРУЖИН, установленных в кольцевых пазах, выполненных на внутренних боковых поверхностях щеткодержателей. Повыщение надежности и виброзащищенности ВКУ 5 ДОСТИГНУТО за счет поджатия свободных концов щеток кольцевыми пружинами.

Однако в процессе работы оптической ГСН ПРОИСХОДИТ износ щеток в зоне их контакта с кольцами коллектора, что является нежелательным, но неизбежным явлением при высоких СКОРОСТЯХ вращения ротора (порядка 6000 об/мин). В результате износа щеток их поперечное сечение в зоне контакта уменьщается и возникает опасность ослабления УСИЛИЯ прижима щеток к кольцам коллектора, ввиду потери материалом щеток своих УПРУГИХ свойств и резкого снижения жесткости щеток в направлении, перпендикулярном оси коллектора. Следствием этого является искажение передаваемых ВКУ сигналов, а также низкий ресурс безотказной работы ГСН.

Задачей полезной модели является повьлпение надежности работы вращающегося контактного устройства и увеличение ресурса его безотказной работы за счет сохранения УСИЛИЯ прижима щеток к кольцам коллектора ПРИ износе щеток.

Для достижения этого технического результата предлагается вращающееся контактное УСТРОЙСТВО, которое как и наиболее близкое к нему, выбранное в качестве прототипа, содержит коллектор с соосно расположенными контактными кольцами, установленный коаксйально коллектору пакет кольцевых щеткодержателей с п-образными щетками КРУГЛОГО сечения, закрепленными в П-образных пазах каждого из колец щеткодержателя и охватывающими соответств тощие кон о

тактные кольца коллектора. Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного BKV 51, ПРИНЯТОГО за ПРОТОТИП, является то, что на наружной цилиндрической поверхности контактных колец коллектора выполнены канавки, число КОТОРЫХ равно числу шеток, контактирующих с кольцом. Канавки имеют УГЛОВОЙ ПРОФИЛЬ, а плоскость Симметрии канавки параллельна торцевой поверхности кольца.

Выполнение задач, поставленных ПРИ созданий предлагаемой полезной модели стало возможным благодаря следующему.

Как уже указывалось выше, надежность работы ВКУ в значительной степени определяется надежностью контакта между тетками и кольцами коллектора, что обеспечивается постоянством УСИЛИЯ ПРЙжима шеток к коллектору, ПРИ этом усилие не должно зависеть от износа шеток, КОТОРЫЙ является неизбежным следствием работы узла. Этого удалось достичь путем установки шеток в канавкй, имеющие УГЛОВОЙ ПРОФИЛЬ, выполненные на поверхности кольца. Благодаря новой КОНСТРУКЦИЙ кольца ПРОИЗОШЛО перемешенйе зоны износа щеток, КОТОРЫЙ ПРОИСХОДИТ теперь с ДВУХ СТОРОН (см. Фиг. 56) и не оказывает влияния на жесткость шетки в направлений, перпендикулярном ОСИ коллектора, т.к. несмотря на износ, размер 1, а, следовательно, площадь ПРОДОЛЬНОГО сеченйя щетки не меняется. Постоянным остается и усилие прижима.

Таким Образом, СОВОКУПНОСТЬ указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.

Предлагаемая полезная модель йллюстрйруется чертежами, на КОТОРЫХ изображены:

на Фйг. 1 - обший вид врашаюшегося контактного устройства в разрезе;

на Фиг. 2 - разрез по А-А на Фиг. 1;

на ФйГ. 3 - кольцо коллектора (разрез) и фрагмент кольца в разрезе (увеличено);

на ФйГ. 4 - один из конкретных примеров выполнения канавки УГЛОВОГО ПРОФИЛЯ с установленной в ней щеткой (увеличено); на ФйГ. 5а - изношенная щетка ВКУ 5, ПРИНЯТОГО за ПРОТОТИП (в разрезе);

на Фиг. 56 - изношенная шетка, расположенная в канавке кольца коллектора, в соответствии с предлагаемой полезной моделью (в разрезе).

Врашаюшееся контактное УСТРОЙСТВО состоит йз коллектора 1 с контактными кольцами 2, шеткодержателей 3 со щетками 4 (см. ФйГ. 2), ИЗОЛИРУЮЩИХ прокладок 5, металлических подборочных прокладок 6, ПРИЖИМНОЙ планки 7, крепежной изолирующей ВТУЛКИ 8 и ПРУЖИН 9. В процессе сборки ВКУ с помощью подборочных прокладок б щетки 4 шеткодержателей 3 выставляются напротив канавок Ю, 11, 12 (см. ФйГ. 3), выполненных на наружной поверхности соответствую- 3 ших контактных колец 2 коллектора 1. ПРОФИЛЬ каждой из канавок 10, 11, 12 представляет собой УГОЛ, а плоскость симметрии канавки параллельна торцевой поверхности Б кольца 2 коллектора 1. Коллектор 1 закреплен на внутреннем кольце 13 карданного подвеса ГЙРОСкопа, а крепежная изолируюшая втулка 8 - на роторе 14 гироскопа. Каждый щеткодержатель 3 представляет собой кольцо, в котором сделано двенадцать ПРОДОЛЬНЫХ пазов 15, ТРИ поперечных торцевых паза 16 и кольцевой паз 17. В пазах каждого щеткодержателя 3 находятся ТРИ щетки 4, которые удерживаются в нйх ПРУЖИНОЙ 9. Смещению щеток 4 в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора гироскопа, препятствуют пазы 1б щеткодержателей 13, а от самопроизвольного перемещения щеток 4 по поверхности контактного кольца, с КОТОРЫМ они должны контактировать, и от возможного попадания щеток 4 на соседние кольца коллектора они предохраняются пазами 16 щеткодержателей 3 и вновь введенными в КОНСТРУКЦИЮ канавками 10, и, 12, выполненными на кольцах 2 коллектора 1 и имеющими описанную выще ФОРМУ и расположение.

В показанном на Фиг, 4 конкретном примере выполнения канавки ПРОФИЛЬ канавки представляет собой УГОЛ, равный бо, а глубина канавки с равна 0,8 Диаметра щетки. Канавка с такими параметрами надежно Фиксирует щетку, удерживая ее от перемещения по поверхности кольца,

ПРИ работе оптической головки самонаведения РОТОР 14 гироскопа вращается со СКОРОСТЬЮ 5000 об/мин. Щетки 4 скользят по наклонным стенкам канавок Ю, И, 12 контактных колец 2 коллектора 1. Через контактные кольца 2 и контактирующие с ними щетки 4 подается Питание электроприборам, находящимся на роторе 14 гироскопа, а также снимаются с них электрические сигналы, необходимые для работы изделия, В процессе работы в местах контакта щеток 4 со стенками канавок происходит износ щеток с ДВУХ СТОРОН, Сравнивая Фиг, 5а и 56, нетрудно заметить, что, хотя износ шеток имеет место и в том и в ДРУГОМ случае, происходит он в разных местах. Износ щетки в устройстве - прототипе (см. Фиг, 5а) происходит в направлении оси коллектора и ПРИВОДИТ к снижению жесткости щетки в этом направлении, а следовательно к ослаблению прижима П-образной щетки в местах охвата боковыми консолями щеток колец коллектора. Ослабление прйжима ПРИВОДИТ к возникновению щумов и самопроизвольному перемещению щеток по цилиндрической поверхности кольца,

В отличие от прототипа в предлагаемой полезной модели износ щеток (см. Фиг, 56) не оказывает влияния на жесткость щетки в направлении, перпендикулярном оси коллектора, и усилие прижима также практически не уменьщается. Возможность находящейся в глубине канавки изнощенной щетки к перемещению по поверхности кольца исключается.

- 4 Таким образом, в заявляемом ВКУ по сравнению с ПРОТОТИПОМ благодаря новой Форме кольца коллектора обеспечивается повышенная надежность работы узла и увеличивается ресурс его безотказной работы.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ:

1.АВТ. СВИД. 385658, КЛ. H01R 39/08, ОП. 07. 01.72.

2.Патент США 4209814, КЛ. H01R 39/00, ОП. 1980г.

3. Детали и УЗЛЫ гироскопических приборов. Атлас КОНСТРУКЦИЙ. Н. Машиностроение, 1975, с. 216-218.

4.Патент РФ 2111586, КЛ. Н 01 R 39/00, опубл. го. 05. 98.

5.Патент РФ 2111587, КЛ. Н 01 R 39/00, ОПУбЛ. 20.05.98 (ПРОТОТИП)

- 5 ФОРМУЛА

Claims (1)

1. Вращающееся контактное устройство, содержащее коллектор с соосно расположенными контактными кольцами, установленный коаксиально коллектору пакет кольцевых щеткодержателей с П-образными щетками круглого сечения, закрепленными в П-образных пазах каждого из колец щеткодержателя и охватывающими соответствующие контактные кольца коллектора, отличающееся тем, что на наружной цилиндрической поверхности контактных колец коллектора выполнены канавки, число которых равно числу щеток, контактирующих с кольцом, при этом канавки имеют угловой профиль, а плоскость симметрии канавки параллельна торцевой поверхности кольца.