Нажимное устройство Советский патент 1986 года по МПК H01R39/40 

екая часть рычага 5 поворачивается вокруг оси 7, краний из выступов 4 перемещается по дуге. На опоре 6 рычага вьшолнеиа прорезь 9, за которую аацеплен конец пружины 8 с возможностью перемещения по поверхности про

Изобретение относится к электромашиностроению , в частности к созданию устройств нажатия на щетки для, например, электрических микромашин, ограниченного наружного диаметра со скользящим контактом.

Цель изобретения - увеличение срока службы щетки с одновременным обеспечением регулируемого нажатия на щетку в процессе ее износа,

На фиг.1 показано нажимное устройство в варианте его установки в элек трической машине, когда два рычага взаимодействуют с двумя щетками и стягиваются одной пружиной; на фиг.2- ппоская часть рычага с выступами на конце; на фиг.З - система действующих в устройстве сил.

Нажимное устройство содержит щетку I, подвижно установленную в обойме 2 и снабженную на своем рабочем торце горизонтальным срезом, с поверхностью 3 которого (горизонталь- ная пунктирная линия на фнг,1) взаимодействует выпуклым закругленным ш 1ступом 4 конец плоской части 5 нажимного рычага. Второй конец плоской части 5 рычага снабжен опорой 6, установленной подвижно на оси 7 вращения. Рычаг подпружинен к щетке 1 посредством винтовой пружины 8 и снабжен элементом крепления конца пружины, выполненным в виде размещенной на опоре 6 рычага прорези 9, за которую зацеплен конец пружины 8 с аозможностью перемещения по поверхности прорези 9, Поверхность прорези имеет форму периодической вогнутой относительно пружины 8 кривой. На плоской части 5 нажимного рычага выполнен по крайней мере один дополнительный выступ 10. Все выступы имеют форму полуцилиндров, расстояние К (4ИГ.2) между центрами которых вдоль

рез 9, На конце плоской части рыча- га 5 может быть вьшолнен По крайней мере один дополнительный выступ, все выступы могут иметь форму полуцилиндров с подрезами в направлении к плоской части рычага. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

. рычага меньше тангенциального размера (фиг.) щетки 1. Круглый профиль всех выступов 4 и 10, кроме ближайшего к оси 7 вращения, в своей ча- сти, обращенной к оси 7 вращения, выполнен с подрезом 11 в направлении к плоской части 5 рычага. Плоская часть 5 рычага с выступами 4 и 10 ьюжет быть; выполнена из электропрово- дящего материала, а опора 6 - литая из изоляционного материала, 12 - то- копроводящий канатик.

Устройство работает следующим об- разом.

В начальном положении при максимальной рабочей длине щетки (фиг.) самый удаленный от оси 7 вращения выступ 4 плоской части 5 рычага осуществляет нажатие на щетку 1, взаимо действуя с поверхностью 3 горизонтального среза щетки 1, При этом конец пружины 8 находится в зацеплении с самой нижней относительно пружины В частью поверхности прорези 9. ,По мере износа щетки 1 плоская часть 5 рычага поворачивается вокруг оси 7, крайний из выступов 4 перемещается по дуге (и по поверхности 3 горизонтального среза щетки I вправо на

0 фиг.1) и соскальзывает с торца щетки 1. За счет подреза 1J на круглом (цилиндрическом) профиле выступа 4 исключается появление бокового усилия воздействия выступа о боковую

5 поверхность щетки. В момент соскальзывания выступа с торца щетки линия подреза образует угол 5-15 с касательной к окружности перемещения выс- туиа. Угол имеет тем большие значе0 ния, чем вьппе вероятность и величина возможного скола края щетки, с которого происходит соскальзывание. После соскальзывания наиболее удаленного от оси 7 выступа 4 рычага даль5

3

нейшее нажатое на щетку 1 осуществляет следующий за ним (вдоль рычага) выступ 10 и так даггее до полного износа рабочей части щетки 1. При этом в момент соскальзывания выступа с горизонтального среза щетки последующий выступ уже находится над срезом за счет того, что расстояние между центрами выступов меньше тангенциального размера щетки. Чем меньше дааметр выступов, тем большую рабочую длину может иметь щетка при одном и том же ограниченном наружном диаметре корпуса по сравнению с известным устройством. В варианте выполнения устройства одна пружина 8 взаимодействует своими концами с двумя рычагами нажатия на две диаметрально-противоположно установленные на коллекторе разнополярные щетки.

При повороте плоской части 5 ры- . чага конец пружины 8 начинает перемещаться по поверхности прорези 9 под действием скатывающей силы, образованной взаимодействием силы стягивания пружины 8 и касательной к профилю прорези 9 в точке зацепления конца пружины 8. Перемещение пружины заканчивается при условии нормального направления силы стягива ния к касательной в точке контакта. Величина перемещения определяется углом поворота плоской части 5 рычага, кривизной поверхности скольжения прорези 9. Равномерное нажатие на щетку 1 рычагом осуществляется следующим образом. В начальный период работы устройства (при максимальной длине щетки) первый из выступов 4 рычага осуществляет нажатие на горизонтальный срез 3 щетки I в точке М с силой g (фиг. 3) на расстоянии R, от оси вращения. Начальный угол между осью ОХ и радиусом R, угсл Cf . Сила реакции щетки F равна силе FHQ у и противоположно направлена. При этом зацепленный койец пружины 8 находится в крайнем левом (фиг.1) положении прорези 9 в точке m на расстоянии г от оси 7 вращения Пружина 8 стягивает обе плоские части 5 двух рычагов с силой F. . Начальный угол между осью ОХ и радиу- сом г у . По направлению действия сила стягивания пружины 8 и сила нажатия на щетку 1 параллельны в н а- чальный период и в процессе эксплуатации. Так как скорость перемеще512194

ния рычага практически равна нулю, то данная система параллельных сил находится в равновесии, поэтому произведение проекций радиусов действия 5 каждой силы (на ось ОХ) и на величину силы равны. Сила нажатия F по мере износа щетки 1 должна оставаться постоянной по величине. Б процессе эксплуатации плоская часть 5 рыtO чага поворачивается на угол Acf , выступ 4 переместился бы в точку т,. Однако при этом уменьшится проекция г на ось ОХ, уменьшится сила стягивания рружины из-за уменьшения длины

5 растянутой пружины. Кроме того, увеличивается проекция R, на ось ОХ. Чтобы не произошло снижение F , по сравнению с F,, требуется компенсировать указанные изменения, что

20 возможно за счет увеличения проекции точки зацепления пружины, т.е. за счет перемещения зацепленного конца пружины 8 в прорези 9 от точки т, до точки т, параллельно оси ОХ. Тогда m,m , m|m + т m +m, m ,

5

где m,m rcos jf -rcos(y-utp)-компенсирует

уменьшение про0акции радиуса г на ось ОХ;

, I, r cosyrsin(ff-u4 )-sinlf

ш га

5 h

-компенсируетуменьшение дли0ны пружины;

5

0

It 111 rCOSif Гс08(« -&« )-С08(Й

m. m. - ---компенсируетувеличение(изменение) - проек-, ции R, на ось ОХ.

Проекция радиуса зацепления смещенного конца пружины на ось ОХ

5P,-rc6s(y-uV)+r cosj-cos(j- u(f) +

+ (.I l-lSiDil +

l 2Si lI 5fl I 25ffJ I 2S

COSCf

где h - половина цлипы растянутой чр

пружины в т. Шд.

Р, г cosy+ - HSJlsiDlt Lfhsio

+ 25il 2Eiili lrcos«fH cos IP J

t

В процессе эксплуатации вибрация щетки от вращения коллектора передается на рычаг. Амплитуда колебаний

Рч (Л arctp -ь-- . arctg

cos

f 3iv(ir)

f+ 2S2lsiDl l; ifll5iB(+ J Vif r СУ rri

inpcostf

Таким образом, в устройстве за счет выполнения в опоре рычага описанной прорези, с которой взаимодействует конец стягивающей пружины, перемещаясь по поверхности опоры в процессе износа щетки, обеспечено регулируемое, например, равномерное, нажатие на щетку по мере ее износа, что позволяет снизить по сравнению с известным устроййтвом потери на трение при контактировании щетки о коллектор, обусловленные необходимостью увеличения в известном устройстве, нажатия на щетку в начальный период эксплуатации, т.е. увеличить срок службы щетки. Срок службы щетки также увеличивается за счет возмож25

30

а радиус зацепления смев1енного конца пружины в общем виде

Р i7 РГ 20

Таким образо.., для каждого положения рычага при известном расстоянии R от оси его вращения до центра выступа, осуществляющего нажатие, можно указать положение зацепленного конца пружины 8 в прорези 9, а следовательно, и саму форму прорези а которая представляет собой вогнутую относительно пружины 8 часть периодической кривой. При этом всегда можно выбором кривизны поверхности скольжения конца пружины (укорачивая или удлиняя прорезь 9) обеспечить регу- хшрование (увеличение или уменьшение) необходимой величины нажатия на ности использования большего по срав- щетку по мере ее износа.

Нормальное направление поверхности выступов рычага нажатия, выполненных из проводникового материала, к поверхности щетки в месте контакта обеспечивает надежный механический и электрический контакт, что допускает применение щеток упрощенной конструкции без заделки токо- ведущего канатика 12 и увеличивает их рабочую длину.

Целесообразно применение щеток с омедненной верхней частью.

При использовании устройства в высокооборотных машинах целесообразно выполнять плоскую часть 5 рычага пружинящей, что уменьшает приведенную массу щетки, увеличивает частоту ее собственных колебаний и улучшает коммутацию.

40

нению с известным устройством количества выступов нажимного рычага с меньшими радиальными размерами, что позволяет увеличить начальную длину щетки.

Формула изобретения

45

50

55

: 1. Нажимное устройство, содержащее щетку, подвижно установленную в обойме и снабженную на своем нерабочем торце горизонтальным срезом, с поверхностью которого взаимодействует выпуклым закругленным выступом один конец плоской части нажимного рычага, другой конец плоской части рычага снабжен опорой, установленной подвижно на оси вращения, рычаг подпружинен к щетке и снабжен элементом крепления конца пружины, отличающееся тем, что, с целью увеличения срока службы щетки с одновременным обеспечением регулируемого нажатия на щетку в процессе ее

Для пары рычагов нажатия возможно использовать лишь одну пружину, что упрощает конструкцию щеткодержателя.

близка по направлению к нормали касательной в точке зацепления пружины за прорезь. Это практически уменьшает коэффициент трения конпа пружины 5 при перемещенрп по прорези до нуля и позволяет не учитывать силы трения скольжения. Проекция радиуса зацепления смещенного конца пружины на ось ОУ

pi, Г51п(-лср),

откуда угол радиуса зацепления смещенного конца пружины

10

f r СУ rri

costf

Таким образом, в устройстве за счет выполнения в опоре рычага описанной прорези, с которой взаимодействует конец стягивающей пружины, перемещаясь по поверхности опоры в процессе износа щетки, обеспечено регулируемое, например, равномерное, нажатие на щетку по мере ее износа, что позволяет снизить по сравнению с известным устроййтвом потери на трение при контактировании щетки о коллектор, обусловленные необходимостью увеличения в известном устройстве, нажатия на щетку в начальный период эксплуатации, т.е. увеличить срок службы щетки. Срок службы щетки также увеличивается за счет возмож

ности использования большего по срав-

ности использования большего по срав-

нению с известным устройством количества выступов нажимного рычага с меньшими радиальными размерами, что позволяет увеличить начальную длину щетки.

Формула изобретения

: 1. Нажимное устройство, содержащее щетку, подвижно установленную в обойме и снабженную на своем нерабочем торце горизонтальным срезом, с поверхностью которого взаимодействует выпуклым закругленным выступом один конец плоской части нажимного рычага, другой конец плоской части рычага снабжен опорой, установленной подвижно на оси вращения, рычаг подпружинен к щетке и снабжен элементом крепления конца пружины, отличающееся тем, что, с целью увеличения срока службы щетки с одновременным обеспечением регулируемого нажатия на щетку в процессе ее

7I

износа, элемент крепления конца пру- жины выполнен в виде размешенной на. опоре рычага прорези, за которую зацеплен конец пружины с возможностью перемещения по поверхности прорези, которая имеет форму периодической вогнутой относительно пружины кривой. ; 2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что на конце плоской части нажимного рычага выпол

.

251219

иен по крайней мере один дополнительный выступ, все выступы имеют форму полуцилиндров, расстояния меж- ду центрами которых вдоль рычага меньше тангенциального размера щетки, причем круглый профиль всех выступов, кроме ближайшего к оси вращения, в своей части, обращенной к оси вращения, вшюлнен с подрезом в направле- о НИИ к плоской части 1 1чага.

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к микромашина 1 со скользящим контактом. Целью изобретения является увеличение срока службы щетки с обеспечением регулированного нажатия на щетку в процессе ее износа. Нажимное устройство содержит щетку 1, подв}{жно установленную в обойме 2, На нерабочем торце щетки выполнен срез 3, с которым взаимодействует рычаг 5, снабженный опорой 6. Рычаг подпружинен к щетке посредством винтовой щ ужины. По мере износа щетки 1 плогг (Л

фи.2

1

Редактор И.Сегляник

Заказ 4421/53Тираж 597 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., Д.4/Э

Производственно

-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул,Проектная,4

Составитель М.Кузнецова

Техред. В.Кадар Корректор Е.Рошко