Вращающееся контактное устройство Советский патент 1983 года по МПК H01R39/28 H01R39/00 

Изобретение относится к электротехнике в создания вращающегося койтактного устройства (ВКУ) и может быть использовано для передачи сигналов в системах судовождения и навигации.

Известно ВКУ, содержащее концентрично расположенные и собранные в роторе в пакет подвижные и неподвижные кольца, укрепленные в пакет внутри корпуса, в радиальные- зазоры между кольцами введены упругие токопроводящие кольца, приобретающие вид эллипса после введения в упомянутые зазоры 1.

Недостатками данного устройства являются наличие трения между рабочими поверхностями упругих контактных колец, их интенсивный износ.

Наиболее близким к предлагаемому является ВКУ, содержащее собранные в роторе в пакет подвижные контактные кольца и концентрично им расположенные неподвижные контактные кольца, укрепленные в пакет внутри корпуса, каждое неподвижное контактное кольцо составляет с соответствующим подвижным контактную пару, в радиальном зазоре/ между кольцами контактной пары установлены с возможностью вращения упругие токопроводящие кольца, жесткие ограничительные кольца, установленные внутри упругих колец и разделительные кольцевые элементы, установленные между упругими кольцами, по оси устройства каждая контактная пара отделена изоляционными втулками и парой разделительных шайб, в промежутке между торцами которых расположена контактная пара 2.

Недостатком известного устройства является его малая надежность. При контактировании упругих токопроводящих колец с подвижными и неподвижными кольцами соЗ даются контактные усилия по их оси. Ок,ружности упругих токопроводящих колец отличаются между собой по длине (ввиду наличия технологических допусков) и имеется эксцентриситет между подвижными и неподвижными кольцами (также обусловленный технологическими допусками). Эти обстоятельства приводят к различным значениям скоростей вращения упругих контактных колец вокруг оси ВКУ, что при водит к изменению окружного расстояния между соседними упругими токопроводящими и ограничительными жесткими кольцами по мере увеличения числа пройденных этими кольцами оборотов. Это явление приводит к контактированию и возникновению трения скольжения между упругими токопроводящими кольцами, что снижает надежность работы ВКУ.

Кроме того, имеет место износ от трения торцов жестких ограничительных колец о торцовые поверхности разделительных щайб Незначительные отклонения в толщине изоляционных втулок, устанавливаемых между контактными кольцами в пакете ротора и

корпуса, приводят к набеганию допусков на установочные размеры подвижных и неподвижных контактных колец по оси ВКУ, а это, в свою очередь, приводит к перекосам колец ротора относительно колец корпуса и увеличению трения торцов жестких ограничительных колец о торцовые поверхности разделительных щайб. Это также снижает надежность работы ВКУ, так как приводит к накапливанию продуктов изнащивания

в нижних частях ВКУ и повышению веро.ятности образования токопроводящих мостиков из этих продуктов между соседними контактными парами. Отклонения размеров упругих токопроводящих колец от номиналов по наружному и внутреннемудиаметру

5 и радиальное биение контактных поверхностей колец ротора относительно контактных поверхностей колец, укрепленных внутри корпуса, нарушают стабильность площади контактирования в процессе работы ВКУ,

Q повыщают вероятность появления усталостных пластических деформаций в материале упругих токопроводящих колец (из-за увеличения их прогибов и напряжений в них сверх допустимых значений), что, будучи вместе взятым, также снижает надежность

.5 работы ВКУ.

Целью изобретения является повышение надежности работы ВКУ.

Цель достигается тем, что во вращающемся контактном устройстве, содержащем

„ ротор, жестко соединенные с ним в пакет подвижные, контактные кольца и концентрично им установленные в корпусе в пакет неподвижные контактные кольца, каждое из которых составляет с соответствующим подвижным кольцом контактную пару, в раг диальном зазоре между кольцами контактной пары установлены с возможностью вращения упругие токопроводящие и жесткие ограничительные кольца, расположенные внутри упругих токопроводящих колец, по оси устройства каждая контактная пара

0 отделена изоляционными втулками и парой .разделительных шайб, в промежутке между торцами которых расположена контактная пара, шайбы в каждой упомянутой паре разделительных щайб жестко соединены между собой с помощью стоек, которые параллельны оси устройства, в торцах колец контактной пары выполнены концентричные канавки, в них равномерно расположены тела качения, которые опираются также на соответствующие торцы разделительных шайб, при этом один из этих торцов снабжен кольцевым буртом для упора в него тел качения одной из канавок данной контактной пары..

На фиг. 1 представлено ВКУ, продольный разрез; на фиг. 2 - узел I на фнг. 1;

5 на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. I.

ВКУ содержит ротор 1 и корпус 2. С ротором жестко соединены в пакет подвижные контактные кольца 3. Концентрично

им установлены в корпусе в пакет неподвижные контактные кольца 4. Подвижное контактное кольцо 3 составляет с соответствующим ему неподвижным контактным кольцом 4 контактную пару (фиг. 2). В радиальном зазоре между кольцами 3 и 4 контактной пары установлены с возможностью вращения упругие токопроводящие кольца 5 и жесткие ограничительные кольца б, расположенные внутри упругих токопроводящих колец 5. По оси устройства каждая контактная пара отделена изоляционными втулками 7 и парой разделительных шайб 8, в промежутке а между торцами которых расположена контактная пара. Шайбы 8 каждой пары разделительных шайб жестко соединены между собой с помощью стоек 9, которые параллельны оси устройства и на которых расположены жесткие ограничительные кольца 6.

В торцах колец 3 и 4 контактной пары выполнены концентричные канавки 10 и И соответственно. В этих канавках расположены тела 12 качения, которые опираются также на соответствующие торцы 13 разде лительных щайб 8. При этом один из этих торцов 13 снабжен кольцевым буртом 14 для упора в него тел 12 качения одной из упомянутых канавок (на фиг. 2 поз 10) данной контактной пары для обеспечения свободы независимых радиальных и осевых перемещений неподвижных контактных колец 4 и жестких ограничительных колец 6 относительно подвижных контактных колец 3 ротора.

Между телами 12 качения в канавках 10 и 11 установлены сепараторы 15 и 16, выполненные из антифрикционного материала. Один из концов упомянутых стоек 9 развальцован на конус 17 и упирается в одну из разделительных шайб 8 со стороны большего основания конуса, а со стороны меньшего основания конуса в стойке выполнены ступеньки 18, также упирающиеся в эту разделительную щайбу 8. Во втором конце этих стоек 9 выполнены резьбовые отверстия 19, в которые ввернуты винты 20 с потайными головками. Эти винты проходят через ответные конусовидные отверстия во второй шайбе 8 пары райделительных шайб.

Таким образом, обе разделительные шайбы 8 соединены вместе с образованием; упомянутого промежутка а. На цилиндрической части 21 стоек 9 установлены с возможностью вращения жесткие ограничительные кольца 6. Такая конструкция дает возможность обеспечить зазор между торцами жестких ограничительных колец 6 и плоскими поверхностями разделительных шайб 8 в каждой контактной паре.

Кроме того, конструкция позволяет ограничить перемещение упругих токопроводящих колец 5 в кольцевом зазоре между

подвижными 3 и неподвижными 4 контактными кольцами и feM самым ограничить трение торцов упругих токопроводящих колец 5 и жестких ограничительных колец 6 о плоские поверхности разделительных шайб 8 и трение рабочих поверхностей упругих токопроводящих колец друг о друга, так как жесткие ограничительные кольца 6 установлены внутри упругих токопроводящих колец 5.

Подвижные 3 и неподвижные 4 контактные кольца снабжены пазами 22 и 23 соответственно, в которые входят выступы 24 и 25 соответственно ротора 1 и корпуса 2. Неподвижные контактные кольца 4 установлены своими пазами 23 относительно выступов 25 корпуса с зазором, допускающим в процессе работы радиальные перемещения в пределах суммы допусков на эксцентриситет колец 3, установленных в пакете ротора 1 относительно колец 4, установленных в пакете корпуса 2 при обеспечении свободного радиального перемещения неподвижных колец 4 относительно корпуса 2.

Жесткие ограничительные кольца 6 расположены внутри упругих токопроводящих колец 5 с возможностью образования токопроводящими кольцами 5 эллипсов, упруго сдеформированных и имеющих больщую и малую оси после установки их в радиальные зазоры между подвижными 3 и неподвижными 4 контактными кольцами.

Гайка 26, свинченная с резьбой 27 ротора, сжимает в единый пакет подвижные контактные кольца 3 ротора и изоляционные втулки 7. Проводники 28 припаяны к каждому из колеи 3 и 4 контактной пары и собраны в жгуты.

Устройство работает следующим образом.

Вращение подвижных контактных колец 3 ротора 1 против часовой стрелки заставляет упругие токопроводящие кольца 5 и жесткие ограничительные кольца 6 вращаться по часовой стрелке в зазоре между кольцами 3 и 4 контактной пары.

При этом благодаря усилиям, возникающим при контактировании упругих токопроводящих колец 5 с жесткими ограничительными кольцами 6, вследствие изменения окружного расстояния между соседними упругими токопроводящими кольцами 5 и отставания либо опережения ограничительных колец 6 по отношению к некоторым из упругих токопроводящих колец 5, обеспечивается вращение жестких ограничительных колец 6 в направлении, идентичном направлению контактирующих с ними упругих токопроводящих колец 5, в результате чего исключается взаимное трение упругих токопроводящих колец 5 друг о друга.

При вращении ротора 1 и связанных с ним подвижных контактных колец 3, контактировании токопроводящих упругих колец 5 с подвижными 3 и неподвижными 4 кольцами контактной пары создаются контактные усилия. Так как усилие контактирования каждого упругого токопроводяшего кольца 5 зависит от его прогиба, отнесенного к его диаметру (при прочих физических и геометрических факторах), то большому значению прогиба упругого токопроводящего кольца 5 (возникшему вследствие биения контактной поверхности кольца 3, соединенного с ротором) относительно контактной поверхности кольца 4, соединенного с корпусом 2, соответствует большое значение усилия, воздействующего на неподвижное кольцо 4 контактной пары и последнее, будучи ограничено от случайных перемещений к оси ротора посредством жестких ограничительных колец 6 и кольцевого бурта 14, контактирующего с телами 12 качения, будет перемеш,аться в радиальном направлении в сторону этого усилия от оси ВКУ к периферии. В результате этого местные зазоры между подвижными 3 и неподвижными 4 кольцами контактной пары будут увеличиваться до тех пор, пока усилия всех токопроводящих упругих колец 5 взаитино не управляются сходящейся системой сил, равнодействующая которых равна нулю, а местные зазоры между подвижным 3 и неподвижным 4 кольца.ми не выр.авниваются до одинакового значения.

Так как одинаковому значению зазора между этими кольцами соответствует одинаковые прогибы упругих токопроводящих колец 5, то усилие контактирования выравняется до постоянной величины Для всех упругих токопроводящих колец 5. Этим обеспечивается исключение неравномерности в распределении контактных усилий между контактными кольцами, обусловленное биением контактных поверхностей колец 4, соединенных с корпусом 2, что пoвышaef надежность устройства.

Движение упругих токопроводящих колец 5, перекатывающихся в радиальном

зазоре между подвижными 3 и неподвижными 4 кольцами контактной пары соответственно, передается жёстким ограничительным кольцам 6, а от них через стойки 9 паре разделительных шайб 8. При вращении пар разделительных шайб 8 тела 12 качения перекатываются в кольцевых канавках 10 и 11. Благодаря наличию сепараторов 15 и 16 тела 12 качения не соприкасаются между собой, а благодаря тому, что в тела

12 качения упираются плоские поверхности 13 разделительных шайб 8, происходит перемещение последних относительно подвижных 3 и неподвижных 4 колец контактной пары соответственно, без скольжения, что повышает надежность по сравнению с известным

устройством.

Кроме того, с помощью сепараторов 15 и 16 обеспечивается дополнительная защита контактных поверхностей подвижного 3, неподвижного 4 и упругих 5 токопроводящих колец от продуктов изнащивания соседних контактных пар, т. е. улучшается развязка между каналами, так как продукты изнашивания не накапливаются в нижней части ВКУ и задерживаются в каждой 5 контактной паре. Это повышает надежность работы ВКУ в целом.

В предлагаемом устройстве взаимная непараллельность контактных пар, возникающая при сборке, не создает перекосов

0 между подвижными 3 и неподвижными 4 кольцами в каждой контактной паре, так как последняя представляет собой замкнутый силовой контур, трудно поддающийся деформация.м при приложении внешних усилий и в то же время обеспечивает воз5 можность радиальных перемещений неподвижного кольца 4 вслед за радиально перемещающейся рабочей поверхностью подвижного кольца 3 вследствие ее эксцентричной установки в роторе 1, что обеспечивается кольцевым буртом 14.

ВРАЩАЮЩЕЕСЯ КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее ротор, жectкo соединенные с ним в пакет подвижные контактные кольца и концентрично им установленные в корпусе в пакет неподвижные контактные кольца, каждое из которых составляет с соответствующим подвижным кольцом контактную пару, в радиальном зазоре между кольцами контактной пары установлены с возможностью вращения упругие токопроводящие и жесткие ограничительные кольца, расположенные внутри упругих токопроводящих колец, по оси устройства Каждая контактная пара отделена изоляционными втулками и парой разделительных шайб, в промежутке между торцами которых расположена контактная- пара, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности шайбы в каждой упомянутой паре разделительных шайб жестко соединены между собой с помощью стоек, которые параллельны оси устройства, в торцах колец контактной пары выполнены концентричные канавки, в них равномерно расположены тела качения, которые опираются также на соответствующие торцы разделиi тельных шайб, при этом один из этих торцов снабжен кольцевым буртом для упо(Л ра в него тел качения одной из канавок данной контактной пары. 7 / 27 Z6 28сд о о ND

// 62f 20 3 ГО // f2f2 /7 / 78 75fJ7 3 777

Фи8,2 88 W Г6 2

А -А

fpiiz.d