Щітково-колекторний вузол електричної машини
Використання: електричні машини. Сутність винаходу: щітково-колекторний вузол електричної машини містить циліндричний колектор 1, щітку 2, виконану у вигляді диска і жорстко закріплену на осі 3, підшипники кочення 4 і 5, насаджені на кінці осі 3, дві стійки 6 і 7 щіткотримача 8, в кожній з яких виконаний паз, що проходить в радіальному напрямку і має поперечному перерізі [-подібну форму, в якому розміщені один кінець осі 3 з підшипником 4 або 5 з можливістю переміщення в радіальному напрямку в бік колектора 1 при зносі щітки 2, і одна з двох натискних циліндричних пружин 9 або 10, один кінець якої з'єднаний з основою стійки 6 або 7, а другий кінець спирається на зовнішнє кільце підшипника 4 або 5. Призначений для збільшення терміну служби щітки шляхом заміни тертя ковзання щітки 2 по колектору 1 тертям кочення. 3 іл.
Винахід відноситься до електромашинобудування, зокрема конструкції контактів, що взаємодіють з колектором електричних машин.
Відомі щітково-колекторні вузли електричних машин традиційного виконання, в яких зазвичай використовується ковзний контакт. Щітка ковзає колектором. При цьому часто термін служби машини визначається терміном служби щіток, пов'язаним із їх зносом [1] .
Відомі повзункові роликові реостати серії РПР, призначені для плавного повільного зміни опору різних електричних ланцюгах. РПР містить обмотку та повзунок. Обмотка реостата складається з дротяного опору, намотаного на трубку. Повзунок має два роликові контакти. Конструктивно кожен ролик має осьовий циліндричний отвір, який входить вісь, жорстко пов'язана з повзунком. При русі повзунка по напрямному стрижню ролик, обертаючись на осі,переміщається обмоткою реостата [2] .
Реостати РПР не допускають порівняно швидкого переміщення роликів по обмотці і кількість цих переміщень обмежена через спрощений ковзний зв'язок кожного ролика з віссю.
Відомий щітково-колекторний вузол електричної машини, що містить циліндричний колектор, щітку, виконану у вигляді диска з сегментним вирізом і жорстко закріплену на осі, встановленої паралельно осі колектора, дві стійки щіткотримача, що мають ковзний зв'язок з кінцями осі щітки, і натискну до колектора половиною сегментного вирізу. У міру зношування щітка повертається під дією пружини разом з віссю до другої половини сегментного вирізу. У цьому положенні контакт щітки з колектором припиняється. Дане технічне рішення є найближчим аналогом заявленого винаходу (прототипом) [2].
Щіточно-колекторний вузол [3] дозволяє збільшити робочу висоту щітки, призначену на знос. Однак тертя ковзання щітки по колектору не дозволяє суттєво збільшити термін служби такої щітки в порівнянні з традиційними.
Метою винаходу є збільшення терміну служби щітки шляхом заміни тертя ковзання її колектору тертям кочення.
Мета досягається тим, що щітково-колекторний вузол електричної машини, що містить циліндричний колектор, щітку, виконану у вигляді диска і жорстко закріплену на осі, встановленої паралельно осі колектора, дві стійки щіткотримача, що має ковзний зв'язок з кінцями осі щітки, і натискну пружину щітку до колектора, забезпечений двома підшипниками кочення, встановленими на кінцях осі щітки, і додатковою аналогічною пружиною, в кожній стійці щіткотримача виконаний паз, що проходить в радіальному напрямку,якому розміщені один підшипник кочення з можливістю переміщення в бік колектора і одна натискна пружина, один кінець якої з'єднаний з основою стійки, а другий кінець спирається на зовнішнє кільце підшипника, причому кожен паз має в поперечному перерізі форму осьового підшипника, а натискні пружини можуть бути циліндричними чи спіральними, чи іншої конструкції.
Вибір підшипників кочення, а не ковзання, більшою мірою відповідає меті винаходу щодо забезпечення кочення щітки колектор.
Радіальне розташування пазів у стійках щіткотримача оптимальне. При цьому тертя зовнішнього кільця підшипників кочення стінку паза практично відсутня. При нахилі пазів в тангенціальному або аксіальному напрямках з'являється тертя підшипників об стінки пазів щіткотримача, яке перешкоджає відстеженню щіткою профілю колектора.
На фіг. 1 зображено щітково-колекторний вузол у тангенціальному напрямку; на фіг. 2 - переріз А-А на фіг. 1; на фіг. 3 - переріз Б-Б на фіг. 1.
Щіточно-колекторний вузол містить циліндричний колектор 1, щітку 2, виконану у вигляді диска і жорстко закріплену на осі 3, встановленої паралельно осі колектора 1, два підшипники кочення 4 і 5, встановлених на кінцях осі щітки 3 2, дві стійки 6 і 7 щітка 8 і дві натискні, наприклад, циліндричні пружини 9 і 10, притискають щітку 2 до колектора 1. У кожній стійці 6 або 7 щіткотримача 8 виконаний паз, що проходить в радіальному напрямку, в якому розміщені один підшипник 4 або 5 з можливістю переміщення в бік одна натискна пружина 9 або 10, один кінець якої з'єднаний з основою стійки 6 і 7, а другий кінець спирається на зовнішнє кільце підшипника 4 або 5.
Щітково-колекторний вузол працюєнаступним чином. При обертанні колектора 1 обертається також щітка 2 разом з віссю 3 в підшипниках 4 і 5. У міру зношування щітка 2 разом з віссю 3 і підшипниками 4 і 5 переміщається в бік колектора 1 під дією сили натискання Q пружин 9 і 10. Щітка 2 з колектором 1 вузькою смужкою, що проходить в аксіальному напрямку. Ширина t смужки (тангенціальний розмір контактної поверхні) залежить від ступеня стиснення контактного шару щітки 2, від радіуса диска rд щітки 2 і радіуса R колектора 1.
Запропонований щітково-колекторний вузол дозволяє на порядок зменшити швидкість зносу щітки та збільшити її термін служби за рахунок заміни тертя ковзання щітки колектором тертям кочення.
(56) Щітки для електричних машин. Типи та розміри. ГОСТ 12232.1-77. М.: 1977.
Апарати низької напруги. Реостати, опори та регулятори. Зведений каталог 12, рис. 80, лист 41. - М.: ВНДІЕМ, 1966.
Авторське свідоцтво СРСР N 1145392, кл. H 01 R 39/24, 1981.
ЩІТОЧНО-КОЛЕКТОРНИЙ ВУЗЕЛ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МАШИНИ, що містить циліндричний колектор, щітку у вигляді диска, жорстко закріплену на осі, встановленої паралельно осі колектора, дві стійки щіткотримача, що мають ковзний зв'язок з кінцями осі щітки, і тим, що з метою збільшення терміну служби щітки шляхом заміни тертя ковзання її по колектору тертям кочення, він забезпечений двома підшипниками кочення, встановленими на кінцях осі щітки, додатковою аналогічною пружиною, в кожній стійці щіткотримача виконаний паз, що проходить в радіальному напрямку, в якому розміщений один підшипник кочення з можливістю переміщення у бік колектора та одна натискна пружина, один кінець якої з'єднаний з основою стійки, а другийкінець спирається на зовнішнє кільце підшипника.