SU1117745A1 - Устройство дл обеспечени посто нного нажати щеток на коллектор электрической машины - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОСТОЯННОГО НАЖАТИЯ ЩЕТОК НА КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ , содержащее корпуса щеткодержателей , в каждом из которых расположены с возможностью перемещени  щетки, взаимодействующие со щетками амортизаторы, плунжеры, св занные с амортизаторами и расположенные с возможностью перемещени  в направл ющем корпусе во внутренних его сообщающихс  полост х, заполненных жидкостью, при этом направл ющий корпус жестко св зан с корпусом соответствующего щеткодержател  с возможностью отстыковки при замене щеток, узел регулировани  нажати , содержащий корпус, жестко св занный с корпусом одного из щеткодержателей , в корпусе имеетс  внутренн   полость , частично заполненна  жидкостью и сообщающа с  с полост ми с жидкостью в направл ющем корпусе, в корпусе узла регулировани  нажати  расположены порщень с возможностью поступательного перемещени , пружина -и регулировочный винт, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  регулировани  сил нажати  щеток всех щеткодержателей на коллектор, упом нутое сообщение между полост ми с жидкостью узла регулировани  нажати  и направл ющего корпуса осуществлено с помощью жидкостного коллектора, который выполнен в виде кольцевого трубопровода, прикрепленного к траверсе электрической мащины, и св зан гибкими рукавами с полостью узла регулировани  нажати  и полост ми всех направл ющих корпусов, узел регулировани  нажати  снабжен нажимным элементом , который выполнен из ферромагнитного материала в виде полого сердечника, подвижно расположенного в корпусе этого узла , храповым механизмом, который выполнен в виде зубцов на одной стенке нажимного элемента и защелки, жестко св занной с корпусом узла регулировани  нажати  и взаимодействующей с зубцами, узел снабжен также датчиком силы, корпусом которого  вл етс  нажимной элемент, датчик силы выполнен магнитоупругим с чувствительным и компенсационным элементами с обмотками возбуждени  и измерительными и I снабжен обоймой, котора  расположена с -возможностью частичного перемещени  в торцовом отверстии корпуса нажимногоэлемента и щарнирно св зана с порщнем, внут ри обоймы размещены предварительно сжата  упом нута  пружина и дополнительно введенный щток, который с возможностью перемещени  взаимодействует с чувствительным элементом датчика сил-ы, жестко св занным с корпусом нажимного элемента, при этом компенсационный элемент датчика СЛ силы жестко св зан с корпусом нажимного элемента и сжат регулировочным винтом, расположенным в отверстии другого торца корпуса нажимного элемента, причем обмотки возбуждени  датчика силы включены последовательно-согласно и подключены к дополнительно введенному генератору синусоидального напр жени , а измерительные обмотки датчика силы включены последовательно-встречно и св заны через дополнительно введенные нуль-усилитель и регул тор с дополнительно введенной обмоткой намагничивани , котора  св зана через регул тор с дополнительно введенным блоком питани  и жестко соединена с корпусом узла регулировани  нажати , охватыва  его с внешней стороны.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике, в частности к конструкци м нажимных устройств с электронным регулированием нажати  щеткодержателей с перемещающимис  щетками. Известно устройство дл  обеспечени  посто нного нажати  щеток на коллектор электрической мащины, включающее в себ  корпус щеткодержател , в котором расположены с возможностью перемещени  щетки, амортизаторы, взаимодействующие со щетками , плунжеры, св занные с амортизаторами , направл ющий корпус с внутренними сообщающимис  полост ми, заполненными жидкостью, в которых расположены с возможностью перемещени  плунжеры, и нажимной элемент, при этом направл ющий корпус св зан с корпусом щеткодержател  1. Недостаток такого устройства - сложна  регулировка сил нажати  щеток всех щеткодержателей на коллектор электрической мащины, что обусловлено применением раздельных нажимных устройств дл  каждой щетки в отдельности. Такое выполнение нажимных устройств ведет к больщому числу регулировочных операций, которое равно числу щеток во всех щеткодержател х электрической машины. Сложность регулировки усугубл етс  еще тем, что все устройство надо настроить на одну строго заданную оптимальную величину. Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  обеспечени  посто нного нажати  щеток на коллектор электрической мащины, содержащее корпуса щеткодержателей , в каждом из которых расположены с возможностью перемещени  щетки, амортизаторы , взаимодействующие со щетками, плунжеры, св занные с амортизаторами и расположенные с возможностью перемещени  в направл ющем корпусе во внутренних его сообщающихс  полост х, заполненных жидкостью, при этом направл ющий корпус св зан жестко с корпусом соответствующего щеткодержател  с возможностью отстыковки при замене щеток, узел регулировани  нажати , содержащий корпус, жестко св занный с корпусом одного из щеткодержателей , в корпусе имеетс  внутренн   полость , частично заполненна  жидкостью и сообщающа с  с полост ми с жидкостью в направл ющем корпусе, в корпусе узла регулировани  нажати  расположены порщень с возможностью поступательного перемещени , пружина и регулировочный винт 2. Недостатком данного устройства  вл етс  сложна  регулировка сил нажати  щеток всех щеткодержателей на коллектор электрической мащины, что обусловлено применением изолированных нажимных устройств дл  каждого щеткодержател  в отдельности . При таких нажимных устройствах дл  каждой электрической мащины надо провести столько регулировок, сколько щеткодержателей установлено на траверсе (минимум четыре). Регулировки должны быть проведены очень тщательно, так как все нажимные устройства должны быть настроены на одну строго заданную оптимальную силу нажати . Выполнение нажимной системы в виде совокупности механических элементов с пружиной сжати  приводит к частым регулировкам при эксплуатации электрической мащины за счет изменени  физико-механических свойств пружины от нагрева и вибраций , сопровождающих работу щеткодержателей . Регулировка нажимных устройств в процессе эксплуатации мащины весьма сложна по исполнению, так как требует демонтаж направл ющего корпуса с корпуса щеткодержател  и установку на регулировочный вибростенд. Цель изобретени  - упрощение регулировани  сил нажати  щеток всех щеткодержателей на коллектор. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  обеспечени  посто нного нажати  щеток на коллектор электрической машины, содержащем корпуса щеткодержателей , в каждом из которых расположены с возможностью перемещени  щетки, взаимодействующие со щетками амортизаторы, плунжеры, св занные с амортизаторами и расположенные с возможностью перемещени  в направл ющем корпусе во внутренних его сообщающихс  полост х, заполненных жидкостью, при этом направл ющий корпус жестко св зан с корпусом соответствующего щеткодержател  с возможностью отстыковки при замене щеток, узел регулировани  нажати , содержащий корпус, жестко св занный с корпусом одного из щеткодержателей , в корпусе имеетс  внутренн   полость, частично заполненна  жидкостью и сообщающа с  с полост ми с жидкостью в направл ющем корпусе, в корпусе узла регулировани  нажати  расположены поршень с возможностью поступательного перемещени , пружина регулировочный винт, упом нутое сообщение между полост ми с жидкостью узла регулировани  нажати  и направл ющего корпуса осуществлено с помощью жидкостного коллектора, который выполнен в виде кольцевого трубопровода, прикрепленного к траверсе электрической машины, и св зан гибкими рукавами с полостью узла регулировани  нажати  и полост ми всех направл ющих корпусов, узел регулировани  нажати  снабжен нажимным элементом, который выполнен из ферромагнитного материала в виде полого сердечника, подвижно расположенного в корпусе этого узла, храповым механизмом, который выполнен в виде зубцов на одной стенке нажимного элемента и защелки, жестко св занной с корпусом узла регулировани  нажати  и взаимодействующей с зубцами, узел снабжен также датчиком силы, корпусом которого  вл етс  нажимной элемент, датчик силы выполнен .магнитоупругим с чувствительным и компенсационным элементами с обмотками возбуждени  и измерительными и снабжен обоймой, котора  расположена с возможностью частичного перемещени  в торцевЬЙ отверстии корпуса нажимного элемента и шарнирно св зана с поршнем, внутри обоймы размещены предварительно сжата  упом нута  пружина и дополнительно введенный щток, который с возможностью перемещени  взаимодействует с чувствитель ным элементом датчика силы, жестко св занным с корпусом нажимного элемента, при этом компенсационный элемент датчика силы жестко св зан с корпусом нажимного элемента и сжат регулировочным винтом, расположенным в отверстии другого торца корпуса нажимного элемента, причем обмотки возбуждени  датчика силы включены последовательно-согласно и подключены к дополнительно введенному генератору синусоидального напр жени , а измерительные обмотки датчика силы включены последовательно-встречно и св заны через дополнительно введенные нуль-усилитель и регул тор с дополнительно введенной обмоткой намагничивани , котора  св зана через регул тор с дополнительно введенным блоком питани  и жестко соединена с корпусом узла регулировани  нажати , охватыва  его с внещней стороны.

На чертеже схематично показана конструкци  предлагаемого, устройства.

Устройство дл  обеспечени  посто нного нажати  щеток на коллектор электрической машины содержит корпуса 1 щеткодержателей , щетки 2,аммортизаторы 3, плунжеры 4, направл ющие корпуса 5 с внутренними полост ми 6 с жидкостью и ограничител ми 7, гибкие рукава 8, жидкостной коллектор 9, гибкий рукав 10, корпус 11 узла регулировани  нажати  с внутренней полостью 12, частично заполненной жидкостью, порщень 13, предохранительную обойму 14 с пружиной 15 и штоком 16, чувствительный элемент 17 датчика силы, нажимной элемент 18 узла регулировани  нажати  с зубцами 19, зашелку 20, компенсационный элемент 21 датчика силы, регулировочный винт 22, генератор 23 синусоидального напр жени , нуль-усилитель 24, регул тор 25, второй блок 26 питани  и обмотку 27 намагничивани .

Щеткодержатели при помощи корпусов 1 креп тс  к траверсе электрической машлны-. Корпус 1 каждого щеткодержател  выполнен , например, из термостойкой пластмассы и имеет несколько окон, например три. В окнах корпуса 1 расположены с возможностью перемещени  щетки 2, которые выполнены, например, двухэлементными и изготовлены из антифрикционного электропровод щего материала. Щетки 2 наход тс  в посто нном взаимодействии с амортизаторами 3, которые служат дл  гашени  их колебаний и могут быть выполнены, например, в виде упругого изогнутого коромысла и св зань с плунжерами 4, например, при помощи щарниров . Плунжеры 4 обеспечивают передачу давлени  жидкости на щетки 2 в процессе их износа и выполнены в виде идентичных порщней, жестко св занных со своими штоками . Плунжеры 4 одного щеткодержател  расположены с возможностью перемещени  в одном направл ющем корпусе 5. Направл ющие корпуса 5 в процессе работы жестко св заны с корпусами 1 соответствующих щеткодержателей , например, при помощи двух невыпадающих винтов и одновременно с этим имеют возможность отсоединени  от них при замене изнощенных щеток 2 на новые . В направл ющем корпусе 5 имеетс  внутренн   полость 6, котора  представл ет собой сообщающиес  цилиндрические каналы дл  плунжеров 4. Внутренние полости 6 заполнены жидкостью и обеспечивают равномерное распределение давлени  жидкости между плунжерами 4. В качестве жидкости дл  заполнени  внутренних полостей 6 можно использовать, например, трансформаторное масло. Каждый цилиндрический канал внутренних полостей 6 корпусов 5 заканчиваетс  ограничителем 7, служащим дл  предотвращени  взаимодействи  амортизатора 3 с коллектором мащина при аварийном разрушении щетки 2 и выполненным любым известным способом, например, в виде пластины . Внутренние полости 6 направл ющих корпусов 5 св заны при помощи гибких рукавов 8 с жидкостным коллектором 9. Гибкие рукава 8 обеспечивают свободное перемещение направл ющих корпусов 5 при замене изнощенных щеток 2 на новые без нарушени  св зи с коллектором 9.

Жидкостной коллектор 9 представл ет собой кольцевой трубопровод со штуцерами дл  подсоединени  гибких рукавов 8 и с помощью, например, хомутов прикреплен к траверсе электрической машины. Гибкий рукав 10 св зывает жидкостной коллектор 9 корпуса 11 с полостью 12 узла регулировани  нажати . Корпус 11 выполнен из термостойкого материала, например пластмассы АГ-4В, с внутренней полостью 12 и жестко св зан с корпусом 1 одного из щеткодержателей , например, с помощью винтов. Внутренн   полость 12 корпуса 11 имеет цилиндрическую форму и нижн   ее часть заполнена жидкостью. Внутри полости 12 корпуса 11 с возможностью поступательного перемещени  расположен поршень 13, с которым

шарнирно св зана обойма 14, внутри которой с возможностью перемещени  расположены предохранительна  пружина 15 и 16. При этом предохранительна  пружина 15 предварительно сжата силой, большей по величине, чем сила давлени  поршн  13 на жидкость, но меньшей, чем сила, разрушаюш.а  чувствительный элемент 17. Шток 16 выполнен из жесткого материала и взаимодействует с чувствительным элементом 17 магнитоупругого датчика силы, который, в свою.очередь, жестко св зан с нажимным элементом 18, выполненным из ферромагнитного материала в виде полого сердечника с двум  отверсти ми в торцевых поверхност х (под обойму 14 и регулировочный винт 22) и подвижно расположенным во внутренней полости 12 корпуса 11 узла регулировани  нажати . При этом рассто ние между торцом поршн  13 и торцом нажимного элемента 18 составл ет зазор до 1 мм, что обеспечивает взаимодействие указанных элементов при сжатии предохранительной пружины 15.

На наружной боковой поверхности нажимного элемента 18 с одной стороны имеютс  зубцы 19 с которыми взаимодействует защелка 20, расположенна  на корпусе 11, жестко одним концом с ним св занна  и выполненна  в виде листовой изогнутой упругой пластины, изготовленной, например, из стали 65 Г. При этом защелка 20 изогнутой частью выступает за наружнюю поверхность корпуса И, что позвол ет захватить ее и вывести из взаимодействи  с зубцами 19 дл  подъема нажимного элемента 18.при замене изношенных щеток 2. Зубцы 19 и защелка 20 образуют храповой механизм. Внутри нажимного элемента 18 расположен и жестко с ним св зан .компенсационный элемент 21 магнитоупругого датчика, взаимодействующий с регулировочным винтом 22, который имеет точно такую же форму, что и щток 16 дл  создани  одинаковых внутренних напр жений в элементах 17 и 21 датчика при одинаковых силах давлени . Чувствительный 17 и компенсационный 21 элементы магнитоупругого датчика силы выполнены в виде одинаковых колец, например , из магнитом гкого феррита и имеют по одной обмотке возбуждени  и измерительной обмотке При этом обмотка возбуждени  чувствительного элемента 17 соединена последовательно-согласно с обмоткой возбуждени  компенсационного элемента 21 и подключена к генератору 23 синусоидального напр жени . Измерительные обмотки чувствительного 17 и компенсационного 21 элементов, соединены между собой последовательно-встречно и их выходы подключены к входу нуль-усилител  24, выход которого св зан с входом электронного регул тора 25, другой вход которого соединен с блоком 26

питани , выполненным в виде источника посто нного тока, а его выход соединен с обмоткой 27 намагничивани , охватывающей снаружи корпус 11 узла регулировани  нажати  и жестко с ним св занной.

Магнитоупругий датчик силы с элементами 17 и 21, блок сравнени  в виде нульусилител  24 и регул тор 25 образуют обратную св зь. Компенсационный элемент 21

д сжат регулировочным винтом 22 с силой, равной величине номинальной силы нажати  поршн  13 на жидкость в полости 12, и образует задатчик. При одинаковых величинах сил нажати  на чувствительный 17 и компенсационный 21 элементы магнитоупругого

5 датчика силы на выходе измерительных обмоток возникает одинаковый сигнал вследствие равенства их магнитных проницаемостей .

Устройство работает следующим образом .

В процессе работы электрической машины щетки 2 изнащиваютс  и уменьшаетс  их высота, в результате этого опускаютс  амортизаторы 3 вместе с плунжерами 4, что приводит к падению давлени  жидкости во

5 внутренних полост х 6 направл ющих корпусов 5 щеткодержателей и уменьшению силы нажати  на щетки 2. Падение давлени  жидкости из внутренних полостей 6 направл ющих корпусов 5 через гибкие рукава 8, жидкостной коллектор ,9 и гибкий рукав 10 передаетс  во внутреннюю полость 12 корпуса 11 узла регулировани  нажати . Уменьшение давлени  в полости 12 приводит.к изменению силы нажати  поршн  13 через обойму 12, пружину 15 и шток 16 на чувствительный элемент 17 магнитоупругого датчика силы. В данном случае предохранительна  пружина 15 ведет себ  как жесткое тело, так как сила нажати  порщн  13 меньше силы ее предварительного сжати . Отклонение силы нажати  на чувствительный элемент 17 датчика от номинальной величины , т.е. величины нажати  регулировочного винта 22 на компенсационный элемент 21, приводит к изменению магнитной проницаемости элемента 17 по сравнению с эле ментом 21, что вызывает по вление и увеличение разностного сигнала на входе нульусилител  24. По вившийс  сигнал с выхода нуль-усилител  24 подаетс  на один из входов электронного регул тора 25, который в свою очередь регулирует величину посто но ного тока, поступаемого в обмотку. 27 намагничивани  от блока питани .

Изменение величины посто нного тока в обмотке 27 намагничивани  приводит к изменению электромагнитной силы, действую5 щей на нажимной элемент 18, котора  измен ет силу нажати  штока 16 на элемент 17. Последн  , в свою очередь, приводит к повышению давлени  во внутренней полости 12 и изменению магнитной проницаемости чувствительного элемента 17 датчика силы, котора  теперь меньше отличаетс  от проницаемости компенсационного элемента 21. Это приводит к уменьшению разностного сигнала на выходе измерительных обмоток элементов 17 и 21 магнитоупругого датчика. В результате этого уменьшаетс  сигнал на выходе нуль-усилител  24 и регул тор 25 уменьшает прирашение тока в обмотке 27 намагничивани . Подобное регулирование осуществл етс  до тех пор, пока магнитные проницаемости чувствительного 17 и компенсационного 21 элементов датчика не станут одинаковыми. Тогда сигнал на выходе нуль-усилител  24 становитс  равным нулю и регул тор 25 прекращает измен ть ток, поступающий в обмотку 27. При этом сила давлени  поршн  13 на жидкость во внутренней полости 12 корпуса 11 становитс  равной номинальной величине. Давление из полости 12 передаетс  через рукав 10, коллектор 9 и рукава 8 во внутренние полости 6 направл ющих корпусов 5 щеткодержателей , создава  в них одинаковое удельное давление, которое, в свою очередь, создает одинаковые силы нажати  на плунжеры 4, а следовательно, и на щетки 2, так как передающие элементы 4 и 3 всех щеткодержателей идентичны. Это обеспечивает одинаковые переходные сопротивлени  между щетками 2 и коллектором электрической машины. Различие величин износа шеток 2 не вли ет на распределение силы давлени  поршн . 13 между плунжерами 4, так как жидкость сво .бодно перетекает в сообшающихс  внутренних полост х 6: из полости, где плунжеры 4 подн ты, в полость, где плунжеры 4 опущены ниже. При аварийном повыщении давлени  во внутренних полост х 6 и 12 при отбое щетки 2 от коллектора разрушение чувствительного элемента 17 не происходит. В этом случае усилие нажати  с поршн  13 переходит на нажимной элемент 18, а затем через зубцы 19 и защелку 20 на корпус 11. Така  передача усили  происходит вследствие сжати  предохранительной пружины 15 и утапливани  обоймы 14 вовнутрь нажимного элемента 1.8 до тех пор, пока поршень 13 не войдет во взаимодействие с ним. Дл  замены изношенных щеток 2 необходимо обесточить устройство, отсоединить соответствующий направл ющий корпус 5 от корпуса 1 щеткодержател  и вынуть их из окон корпуса 1. Затем в окна корпуса 1 необходимо вставить новые щетки 2 и подн ть нажимной элемент 18, дл  чего необходимо вывести защелку 20 из взаимодействи  с зубцами 19 этого элемента. После этого устанавливаетс  направл ющий корпус 5 на корпусе 1 щеткодержател  и жестко скрепл етс  с ним. Описанна  конструкци  устройства при применении на электрических машинах большой мощности позвол ет упростить регулировку по сравнению с известными нажимными устройствами, снизить число регулировок в 36,раз (требуетс  одна регулировка ) и потребность в контрольных датчиках в 6 раз (требуетс  всего один. Использование электрической системы регулировани  позвол ет исключить регулировки нажимйого устройства в межремонтный период работы машины, а следовательно, поддерживать переходное сопротивление элементов щетки - коллектор на минимальном уровне, обеспечив экономию электроэнергии. Указанные преимущества устройства позвол ют быстро окупить затраты производства на освоение новой продукции.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОСТОЯННОГО НАЖАТИЯ ЩЕТОК НА КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащее корпуса щеткодержатёлей, в каждом из которых расположены с возможностью перемещения щетки, взаимодействующие со щетками амортизаторы, плунжеры, связанные с амортизаторами и расположенные с возможностью перемещения в направляющем корпусе во внутренних его сообщающихся полостях, заполненных жидкостью, при этом направляющий корпус жестко связан с корпусом соответствующего щеткодержателя с возможностью отстыковки при замене щеток, узел регулирования нажатия, содержащий корпус, жестко связанный с корпусом одного из щеткодержателей, в корпусе имеется внутренняя полость, частично заполненная жидкостью и сообщающаяся с полостями с жидкостью в направляющем корпусе, в корпусе узла регулирования нажатия расположены поршень с возможностью поступательного перемещения, пружина ή регулировочный винт, отличающееся тем, что, с целью упрощения регулирования сил нажатия щеток всех щеткодержателей на коллектор, упомянутое сообщение между полостями с жидкостью узла регулирования нажатия и направляющего корпуса осуществлено с помощью жидкостного коллектора, который выполнен в виде кольцевого трубопровода, прикрепленного к траверсе электрической машины, и связан гибкими рукавами с полостью узла регулирования нажатия и полостями всех направляющих корпусов, узел регулирования нажатия снабжен нажимным элементом, который выполнен из ферромагнитного материала в виде полого сердечника, подвижно расположенного в корпусе этого узла, храповым механизмом, который выполнен в виде зубцов на одной стенке нажимного элемента и защелки, жестко связанной с корпусом узла регулирования нажатия и взаимодействующей с зубцами, узел снабжен также датчиком силы, корпусом которого является нажимной элемент, датчик силы выполнен магнитоупругим с чувствительным и компенсационным элементами с обмотками возбуждения и измерительными и _о снабжен обоймой, которая расположена с SS ' возможностью частичного перемещения в торцовом отверстии корпуса нажимного'элемента и шарнирно связана с поршнем, внут' ри обоймы размещены предварительно сжатая упомянутая пружина и дополнительно введенный шток, который с возможностью перемещения взаимодействует с чувствительным элементом датчика силы, жестко связанным с корпусом нажимного элемента, при этом компенсационный элемент датчика силы жестко связан с корпусом нажимного элемента и сжат регулировочным винтом, расположенным в отверстии другого торца корпуса нажимного элемента, причем обмотки возбуждения датчика силы включены последовательно-согласно и подключены к дополнительно введенному генератору синусоидального напряжения, а измерительные обмотки датчика силы включены последовательно-встречно и связаны через дополнительно введенные нуль-усилитель и регулятор с дополнительно введенной обмоткой намагничивания, которая связана через регулятор с дополнительно введенным блоком питания и жестко соединена с корпусом узла регулирования нажатия, охватывая его с внешней стороны.

   SLL,„1117745