Токосъемное устройство Советский патент 1979 года по МПК H01R39/00 

(54) ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

I

Изобретение относится к электротехнике, в частности ,к устройствам, предназначенным ддя передачи электрических сигналов от неподвижных объектов к вращающимся.

По основному авт, ев, № 591977 известно токосъемное устройство, содержащее статор и ротор, вьшопненные в виде пакетов токоведуиих и изоляционных колец и привод, вьшолненный в виде шестерни с внутренним ве1щом, неподвижно прикрепленной на статоре к шестерне, неподвижно укрепленной на валу ротора, с возможностью обкатывания по шестерне статора.

Увеличение скорости качения в контактных парах приводит к усилению поверхностного окисления в них, окисные пленки могут быть удалены только с помощью достаточно интенсивного скольжения. В этих условиях при увеличении скорости качения необходимо увеличение скорости скольжения в контактных парах что недостижимо.

Целью изобретения является рбеспе- чение требуемого соотношения скоростей скольжения и качения в контактных парах.

Это достигается тем, что предложенное устройство снабжено дополнительной шестерней с внутренним вешюм, которая установлена с возможностью враш.ения в корпусе и соединена с вращающимся объектом, и дополнительно введенной находящейся во внутреннем зацеппении с ней шестерней, которая укреплена на роторе соосно основной шестерне, а диаметр дополнительной шестерни ротора больше диаметра основной шестерни.

Так как дааметр дополнительной шестерни корпуса больше диаметра соответствующей основной шестерни корпуса, а диаметр дополнительной шестерни ротора больше диаметра соответствующей основной шестерни ротора, при вращении дополнительной шестерни корпуса вправо вправо поворачиваются также ищестерни ро -гора вокруг оси ротора. Но при таком вращеНИИ ротора его ось будучи установлена с эксцентриситетом относительно оси основной неподвижной шестерни поворачивается влево относительно нее. При этом угловая скорость враше шя объекта определяется как разность между скоростью вращения ротора относительно соб ственной оси и скоростью вращения оси ротора относительно оси неподвижной шестерни ротора. Следовательно, скорость вращения ро тора относительно собственной оси в этом случае превысит скорость вращения вращаю щегося объекта и дополнительной шестерни корпуса, что приводит к возможности увели чения скорости скольжения в контактных парах на большую величину, чем в известном устройстве. Подбирая величины диаметров колес и количество их зубьев можно добиться увеличения скорости скольжения, начиная от нулевого значения до любой требуемой величины.. Таким образом обеспечивается требуемое соотношение скоростей скольжения и качения в контактных парах. На фиг. 1 схематически изображено предложенное устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг, 1 на фиг. 4 показана кинематическая схема устройства. Устройство содержит статор, привод и ротор. Статор состоит из пакета, собранного из контактов в виде изоляционных к лед 1 и токоведущих колец 2 и корпуса. Кор пуб состоит из изолирующей обечайки 3 и фланцев 4 и 5, ввернутых в обечайку на резьбе 6. Внутренняя поверхность об чайки имеет шлицы 7. На своей наружной боковой поверхности токоведущие и изоляционные кольца имеют щлицы 8, которые сопр5шены со шлицами 7. Коль ца имеют;окна 9, предназначенные для ослабления колец в местах сопряжения их с контактами подвижного ротора (фиг. 2). Благодаря упомянутым окнам кольца приобретают упругие свойства, что необходимо для повышения надеж-ности контактирования. В теле каждого кольца укрепленъ полые заклепки Ю, соединенные с проводниками 11, которы выведены на наружную поверхность флан ца через упомянутые окна и сведены в жгут 12 (фиг. 3). Пакет колец зажат между торцовыми поверхностями 13 фл цев 4 и 5. Привод состоит из качаюдегося узла и щестерни. Качающийся узел состоит из двух шайб 14 с буртами. По наружным поверхностям шайбы запрессованы два соосных радиально-упорных шарикоподшипника 15. Отверстия шайб расположены эксцентрично по отношению к осям шарикоподшипников 15. В шайбы . запрессованы шарикоподшипники 16. Благодаря одинаковому эксцентриситету от- : верстий шайб шарикоподшипники 16 расположены соосно один другоь1у. Наружные обоймы шарикоподшипников 15 запрессованы в круговые выточки фланца 4. Через пакет, содержащий шестерню 17, фланец 4 и шайбу 14 с подшипниками 15, 16, продет конец оси 18. Пакет зажат между бортиком 19 оси и гайкой 20, свинченной с резьбой оси. Шестерня 17 с наружной рабочей поверхностью укреплена на оси 18, а шее- террш 21 с внутренней рабочей поверх- ностью - в крышке 22, прикрепленной к фланцу с помощью шпилек 23, гаек 24 и штифтов 25. Под шпильки в крышке имеются овальные отверстия 26. Шестерня 17 находится в зацеплении с шестерней 21. Шаг зубьев шестерни 17 превышает шаг зубьев шестерни 21 на дробную часть углового шага. Ротор, так же как и статор, содержит набор контактов в виде пакета плоских токоведущих колец 27 (фиг. 2) и изоляционных колец 28 между ними. Через пакет продет конец оси 18. Каждое токоведущее кольцо соединено с проводником 29. Ротор содержит также цилиндрическую обечайку ЗО, к которой приварена с одного торца круглая пластина 31 с отверстиями, предназначенными для про- .хождения проводников 29 от ротора. Через центральное отверстие пластины проходит конец оси 18. Пакет, состоящий из коле.ц ротора и пластины 31, зажат, гайкой 32, На втором торце обечайки ротора укреплена дополнительная шестерня 33 с центральным отверстием для проводников. Диаметр шестерни 33 больше диаметра щестерни 17. На фланце 5 корпуса с помощью шарикоподшипника 34 установлена с возможностью вращения дополнительная шестерня 35 корпуса с внутренним зубчатым венцом, находящаяся в зацеплении с шестерней 33 ротора. Б цилиндрической гладкой части шестерни 35 на резьбе установленъ поводки 34. Наружная обойма шарикоподшипника 34 установлена в кольцевой проточке фланца 5 и прижата к ее буртику с помощью. 56 гайки 36, знутренними шлицами ввернутой во фланец 5, Устройство работает следующим образом. При вращении шестерни 35 за поводки 37, связанные с врашающимся объектом, вращение от нее передается шестерне 33, а от шестерни 33 - ротору и сое диненной с ней шестерне 17., Так как диаметр шестерни 33 больше диаметра шестерни 17, на отрезке Од - Oj {см.фиг.4) создается пара сил с моментом MO направленным в сторону вращения шестерни 35. Пара сил может быть приложена в любой точке тела, при этом мо мент и направление его действия не изменяется. Поэтому момент MQ пары приложен также к точке О, лежащей на оси ротора и шестерни 17. Под действием момента MQ шестерня 17 обкатывается по неподвижной шестерне 21, при чем ось ротора вращается относительно оси О, являющейся осью шестерни 21, в сторону, противоположную направлению враШения шестерни 33 относительно оси О, и шестерни 35 относительно оси О, Диаметры шестерней 17, 21, 33, 35 подобраны таким образом, чтобы a) где си и угловые скорости вращения дополнительной шестергш корпуса и шестерней ротора соответственно; (jUg- угловая скорость вращения оси СХ,ротора относительно оси О. Такое соотношение диаметров обеспечивает то, что абсолютная угловая скорость оси ротора равна угловой скорости дополнительной шестерни корпуса. Так как дополнительная шестерня корпуса соединена с вращающимся объектом, углова скорость этого объекта равна угловой скорости ротора, что обеспечивает условие неперекручивания проводников 29, одни концы которых укреплены на роторе а другие - на врашаюшемся объекте. Применение такого токосъемного устройства позволяет подобрать соотношение скоростей качения и скольжения таким образом, чтобы обеспечивались оптималь ные условия токосъема. Оптимальные ус- 3 ловия токосъема выбирают в зависимости от условий эксплуатации токосъемных устройств. В ряде случаев скорости вращения объектов сравнительно незначительны, но необходимо, чтобы ресурс работы вращающегося объекта 0Ъ1Л бы равен ресурсу работы токосъемного устройства, и также чтобы переходное омическое сопротивление в его контактных парах было бъ весьма незначительнъ1М. В этих условиях необходимо лишь незначительное скольжение контактов ротора по контактам корпуса, что обеспечивается подбором угловых шагов зубьев шестерней и соотношением диаметров шестерней 17, 21, 33, 35. При больших токовых нагрузках наблюдается поверхностная эрозия и окисление контактов, что невозможно предотвратить, если перемещать контакт с относительной скоростью, равной скорости вращающегося объекта. Снятие окисной плёнки в этих случаях достигается путем увеличейия линейной скорости, а значит и диаметров токосъемных колец, что увеличивает габариты токосъемного устройства. В предложенном устройстве относительная линейная скорость контактов зависит только от соотношения диаметров шестерней 17, 21, 33, 35 и не зависит от их абсолютных размеров, или может быть равна нулю. Формула изобретения Токосъемное устройство по авт.. NO 591977, отличают ее с я тем, что, с целью обеспечения требуемого соотношения скоростей скольжения и качения в контактных ларах, оно снабжено дополнительной шестерней с внутренним венцом, которая згстановлена с возможное- тью вращения в и соединена с вращающимся объектом, и дополнительно введенной находящейсй во внутреннем за- цепленни с ней шестерней, которая укреплена на роторе соосно основной шестер- не, а диаметр допоп..дтельной шестерни ротора больше диаметра основной шестерни.

y/7/Z//////////////.

i 18 fS 22 /7

/ / / /

y//7A/7///////////y ZZ

Ш/ 7

/

SKxxyvx xx- xx

Z6

25

ZJ

2

/

/

J