Коммутирующее устройство с равными углами коммутации Советский патент 1980 года по МПК H01H67/00 

Изобретение относится ,к электротехнике, а именно к системам автоматики, вычислительной техники и авт омати зиро ванн ого-, регул иров-ани я, предназначено для коммутации электрических цепей в определенной последовательности и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. 183259 1.

В основном изобретении описано коммутирующее устройство с равными углами коммутации, используемое в системах автоматики и вычислительной техники для коммутации электрических цепей в определенной последовательности. Оно содержит один или несколько основных коллекторов с п ламелями и двумя щетками в каждом, редуктор, одноламельный 180-ти градусный вспомогательный (управляющий) коллектор, вращающийся с угловой скоростью в п раз большей угловой скорости основных коллекторов и через логическую схему управляющий попеременным включением щеток основных коллекторов. К его недостатку можно отнести то, что при большом числе ламелей в основных кoлheктopйx может возникнуть ошибка считывания. Она

ь8условлена тем, что с увеличением числа ламелей коллекторов (коммутируемых цепей) увеличивается передаточное число редуктора. При этом допустимая погрешность изготовления элементов коммутирующего устройства уменьшается (уменьшаются углы коммутации) , а ошибка плавного редуктора увеличивается 2.

10

Эту взаимосвязь можно выразить неравенством

,.,,..Izll

(1)

15

где Ad,- погрешности изготовления и установки щеток и лаМе. лей основного ко.71лектора; погрешность изготовления

Л« управляющего коллектора

20 и устанобки его щетки относительно нулевого положения;

ошибка положения ведомого колеса редуктора (жестко

25 связанного с-щетками основного коллектора) с учетом мертвого хода;

«Л - угловой шаг коммутации, pas-, ный углу коммут ации;

50 n - чисото ламелей в коллекторе . сГ - макся1мальная ширина изоля ционного промежутка между ламелями в угловой мере; t - ширина щеток в угловой ме ре. Вследствие этого ошибка плавного редуктора становится соизмеримой с глами установки щеток в начальном положении относительно коллекторов, равными 31/2п. Вследствие указанных погрешностей может возникнуть ошибк считывания, когда не будет соблюден неравенство (1), Из неравенства (1) видно также, что при некотором числе ламелей ошибку считывания можно устранить за счет повышения точности изготовления элементов коммутирующего устройства. Однако это не всегда раиает задачу устранения оши kиv но. в тоже время сильно усложняет изготовление и увеличение стоимости изделия. Кроме того, вспомогательный коллектор в известном устройстве должен иметь угол комму. тации . Вращается он с угловой скоростью в n раз большей, чем щет;ки основных коллекторов. Это приводит к сильному износу щетки управляющего коллектора, из-за чего умен шается срок службы ком1 тирующего устройства. Целью изобретения является повышение срока службы коммутирующего устройства и увеличение числа коммутирующих цепей, а также упрощение изготовления за счет снижения точности изготовления элементов устрой ства. Указанная цель достигается тем, что в качестве редуктора в нем используется одноступенчатая дискретная зубчатая передача 3, (4 с двумя диаметрально расположенными зубчатыми секторами, имеющими углы зацепления и поворота щеток, равные , а угол коммутации вспомогательного коллектора берется меньше 180°. Применение дискретной передачи способствует увеличению числа комму тирующих цепей (ошибка дискретной передачи меньше, чем Плавного редук тора 2, 4 и уменьшению угла коммутации утфавляющего (вспомогательного) коллектора, а последнее способствует уменыпению износа его щетки и увеличению срока службы устройства. Причем с увеличением передаточного числа ошибки плавного редуктора увеличивается, а дискретного - уменьшается 2, 3 и 4 , Опйсываелюе-устройство показано на чертеже. Оно содержит коллектор 1 с n ламелями и с опережающей 2 и отстающей 3 щетками, вспомогательный {уп-г равляющий) коллектор 4 с щеткой 5/ редуктор, снабженный двумя диаметрально расположенными секторами 6 и зуб чатыми колесами 7 и 8, логичес- кую схему 9, Щетки 2 и 3 взаимно смещены на угол 31/п, где n - число ламелей. Коллектор 4 имеет угол коммутации меньше 180. Этот угол может быть равен углу поворота щеток 2 и 3 за цикл передачи вращения, т.е. 1( 2 n где -jj - угол коммутации вспомогательного коллектора 4; - угловой- шаг коммутации основного коллектора, равный 2Л/П. Но в связи с наличием производственных ошибок может возникнуть рассогласование в работе вспомогательного управляющего и основного коллекторов. Поэтому при наличии ошибок, указанных в формуле (1), угол коммутации вспомогательного коллектора должен быть увеличен. Его величина должна находиться в пределах Я, ... Х . --«.. (з) При этом положение вспо1лэгательного коллектора совмещено с одним из секторов дискретной передачи, т.е. в начальный момент щетка 5 установлена на краю коллектора 4 (на заходной части), а один из секторов 6 - перед входом в зацепление с колесом 7. Щетки 2 и 3 размещены соответственно на первой и последней ламелях коллекторов 1 и смещены относительно центра изоляционного промежутка между ламелями на уголЛ/2п. Углы зацепления секторов б за фазу зацепления и углы поворота колеса 8и щеток 2 и 3 равны Jt/n. Управляющий сигнал, поданный на щетку 5, периодически раз за оборот подается в схему 9. При попадании этого сйгнгша в схему 9 коммутируемый сигнал, поданный на ламели коллек тора 1 (или в схему 9) проходит с ламели через щетку 2 на выход 9(или из схе№1 9 на соответствующую ламель коллектора 1). При отсутствии управляющего сигнала на коллекторе 4 коммутируемый сигнал идет через щетку 3. В то время, когда сигнсш идет по этой щетке, находящейся на одной из ламелей, другая щетка в обесточенном состоянии скачком переходит на эту же ламель и занимает место первой щетки, сместившейся за это время на тотже угол 3t/n , но в пределах одной ламе ли. При повороте щетки 5 на полный оборот заканчивается цикл работы

щеток 2 и 3 и происходит, переключение одной ламели коллектора 1,

Движение щеток 2 и 3 происходит только в момент зацепления зубчатых секторов, а после Buxojqd их на зацепление щетки 2 и 3 останавливаются либо обе на ойной ламели, либо на соседних.

Описываемое устройство имеет вспомогательный сектор с меньшим углом коммутации, что способствует уменьшению износа его щетки и повышению срока службы. Оно также обеспечивает создание коммутатора с большим числом ламелей и соответственно коммутируемых цепей, а также позволяет упростить изготовление его элементов за счет снижения точности их изготовления, что способствует снижению стоимости устройства, а также уменьшению его габаритов. Например, 20-ти ламельный коллектор с диаметром кон|Тактирования щеток 35 мм при допустимой точности изготовления и установки eixi элементов (щеток, ламелей) выраженной в линейной мере/ равной 0,1 мм, будет иметь следующие величины составляющих погрешности, указанных в выражениях (1) и (2):

t,,,(f-2.

Ошибки малогабаритных редукторов будут порядка 75° для плавного редуктора (унифицированный малогабаритный редуктор ОСТ4, ОАО с передаточным числом 20 имеет люфт порядка 22) ti 0, для дискретного.

Допустимая же погрешность основйого коллектора имеет величину

Л80

г.

,4V

2 20 п

Откуда видно, что для выполнени такого коммутатора с плавным редукторо необходимо увеличить его габариты и/или точность изготовления элементов или же уменьшить число ламелей, т.к. погрешности изготовления прев1л11ают допустимые. С дискретнь1м редуктором выполнимо.

KjJOMeiToro, в описываемом устройстве вспомогательный коллектор будет иметь угол замыкания не более 20°, что в девять раз меньше, чем у прототипа. Благодаря этому в раз уменьшится износ его щетки и соответственно увеличится срок службы (остальные щетки вращаются в 20 раз медленнее, а поэтому их износ значительно меньше).

Формула изобретения

5

Коммутирующее устройство с равными углами коммутации, по авт. св. 183259, от ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения срока службы, увеличения числа :коммутируег

0 MJX цепей и упрощения изготовления, в устройстве использован вспомогательный коллектор, угол коммутации которого меньшей и большеТС/п, в качестве редуктора использована одноступенчатая дискретная зубчатая пере5дача с двумя диаметрально расположенными ведущими зубчаты№1 секторами с углами зацепления и поворота щеток основного коллектора, равными 1t/n,, причем вспомогательный коллектор и

0 редуктор установлены так, что начало зацепления одного из зубчатых ёёкторов, совпадает с началом за1«акания вспомогательного коллектора.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 183259, кл. Н 01 Н 7/00, 1964 (прототип).

2.Козлов М.П. Зубчатые передачи

0 точного приборостроения, М., Оборонгиз, 1958.

3.Литвин Ф.Л. Проектирование механизмов и деталей приборов. Л., Машиностроение, 1973, с. 375-403.

4.Авторское свидетельство СССР

5 №214990, кл. Р1б Н 27/08, 1967.