Датчик для измерения давления щетки на коллектор электрической машины

Датчик для измерения давления щетки на коллектор электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ЩЕТКИ НА КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий измерительный элемент, установленньш между щеткой и нажимной пружиной в окне щеткодержателя, снабженньй первичными преобразователями, обра-зующими .электрический полумост -с выводами для подключения к измерительной аппаратуре, отличающийс я тем, что, с целью упрощения изготовления , повьшения чувствительности и точности, измерений, в него дополнительно введены две дугообразные листовые пружины, измерительный элемент вьтолнен в виде упругой пластины, которая установлена между указанными пружинами, симметрично расположенными выпуклостью наружу относительно измерительного элемента и образующими замкнутую несущуюнагрузку систему, при этом концы листовых пружин и измерительного элемента жестко-соединены между собой и снабжены ограничителями перемещения , а пружины снабжены опорныi ми накладками, которые расположены с вьтуклых сторон пружин и имеют (Л плоскости,которые параллельны тшоскости измерительного элемента, такой плоскостью одна из накладок опирается на щетку, а другая - на нажимную пружину. 2. Датчик поп. 1, отличающийся тем, что упомянутые ограничители перемещения и опорные кладки выполнены из электроизоляционо 4аь ного материала. Од 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1179464

<5>14 Н 01 R 39/58 с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪ|ТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,,;..." 7

К ABTOPGMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3657466/24-0 7 (22) 28. 10.83 (46) 15.09.85. Бюл. N - 34 (72) О.Ф.Дубовик и А.И,Каргин (7I) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения (53) 621. 3. 047 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1073834, кл. Н Oi R 39/58, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N- 1103314, кл. Н 01 R 39/58, 1983 (прототип) . (54)(57) 1 ° ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДАВЛЕНИЯ Ц ЕТКИ НА КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОИ МАШИНЫ, содержащий измерительный элемент, установленный между щеткой и нажимной пружиной в окне щеткодержателя, снабженный первичными преобразователями, обра †. зующими .электрический полумост с выводами для подключения к измерительной аппаратуре, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения изготовления, повьппения чувствительности и точности измерений, в него дополнительно введены две дугообразные листовые пружины, измерительный элемент выполнен в виде упругой пластины, которая установлена между указанными пружинами, симметрично расположенными выпуклостью наружу относительно измерительного элемента и образующими замкнутую несущую. нагрузку систему, при этом концы листовых пружин и измерительного элемента жестко соединены между собой и снабжены ограничителями перемещения, а пружины снабжены опорными накладками, которые расположены с выпуклых сторон пружин и имеют плоскости, которые параллеЛьны плоскости измерительного элемента, такой плоскостью одна из накладок опирается на щетку, а другая — на нажимную пружину.

?. Датчик по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что упомянутые ограничители перемещения и опорные накладки выполнены из электроизоляционного материала.

464

1 1179

Изобретение относится к электро. технике и предназначено для измерения давления щеток на коллектор электрической машины.

Известен датчик для измерения 5 давления щетки на коллектор элект,рической машины, содержащий корпус, предназначенный для установки между щеткой и пружиной в окне щеткодержателя, имеющий заплечики, на

10 которые опирается измерительный брус, снабженный первичными преобразователями, образующими электрический полумост, и выводы для подключения к измерительной аппаратуре.

Брус выполнен в виде балки равных упругих сопротивлений, воспринимающей усилие пружины по центру приложения силы через нажимной палец, установленный в направляющих (1).

Недостатком известного решения является сложность конструкции датчика, вызванная наличием нажимного пальца и направляющих для него.

Наиболее близким к предлагаемому является датчик для измерения давления щетки на коллектор- электрической машины, содержащий измерительный элемент, устанавливаемый между З0 щеткой и нажимной пружиной в окне щеткодержателя, снабженный первичными преобразователями, образующими электрический полумост с выводами для подключения к измерительной аппа-35 ратуре. Измерительный элемент выполнен. в виде равнобедренной трехгранной призмы, опирающейся на заплечики корпуса (2f.

Недостатком датчика является слож-40 ность изготовления за счет выполнения измерительного элемента в виде равнобедренной трехгранной призмы, опирающейся на заплечики корпуса, и воспринимающего усилие по центру 45 приложения силы. Такая конструкция при значительных вибрациях и частоте вращения электрической машины не обеспечивает стабильную передачу усилия пружины щеткодержателя по центру 50 приложения силы, т.е. на ребро призмы, и у нее ограниченные возможности по повышению. чувствительности к воспринимаемым нагрузкам, точности измерений из — за значительной толщины те- 55 ла призмы и места для установки преобразователей. Конструкция датчи" ка требует сборки измерительного элемента в корпусе с последующей изолировкой хВостовика пружины щеткодержателя и установки его на ребро призмы.

Цель изобретения — упрощение изготовления, повышение чувствительности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик для измерения давления щетки на коллектор электрической машины, содержащий измерительный элемент1установленный между щеткой и нажимной пружиной в окне щеткодержателя, снабженный

1 первичными преобразователями, образующими электрический полумост с выводами для подключения к измерительной аппаратуре, дополнительно введены две дугообразные листовые пружины, измерительный элемент выполнен в виде упругой пластины, которая установлена между указанными пружинами, симметрично расположенными выпуклостью наружу относительно измерительного элемента и образующими замкнутую несущую нагрузку систему, при этом концы листовых пружин и измерительного элемента жестко соединены между собой и снабжены ограничителями перемещения, а пружины снабжены опорными накладками, которые расположены с выпуклых сторон пру-. жин и имеют плоскости, которые параллельны плоскости измерительного элемента, такой плоскостью одна из накладок опирается на щетку, а другая — на нажимную пружину.

Ограничители перемещения и опорные наладки выполнены из электроизоляционного материала.

На фиг. 1 представлен датчик в окне щеткодержателя, вертикальный разрез; на фиг.. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид датчика в окне щеткодержателя сверху.

Датчик для измерения давления щетки электрической машины на коллектор содержит замкнутую несущую систе. му, образованную двумя дугообразными листовыми пружинами 1, выпуклостью наружу и симметричными между собой относительно оси, проходящей через плоскость измерительного элемента 2, выполненного в виде пластин, снабженного первичными преобразователями 3, например тензорезисторами, выводы которых образуют электрический полу1179464

По сравнению с прототипом устрой- ство проще в изготовлении, в нем отсутствуют подвижные части, датчик не боится ударов, так как измериgp тельный элемент защищен дугообразными пружинами, может устанавливаться на щетку любой из опорных плоскостей. мост для подключения к измерительной аппаратуре известным способом.

Концы пружин 1 и элемента 2 жестко скреплены и снабжены ограничителями 4 перемещения, предназначенными для ограничения поперечного перемещения несущей системы относительно оси датчика и визуальной центровки датчика в окне щеткодержателя.

Пружины 1 снабжены опорными наклад-,10 ками 5, которые расположены с выпуклых сторон пружин 1 и имеют опорные плоскости, которые параллельны плоскости. измерительного элемента 2.

Такой плоскостью одна из накладок 15 опирается на электрическую щетку 6, а другая — на нажимную пружину 7, установленную в окне щеткодержателя 8. Ограничители 4 и опорные накладки 5 выполнены из электроизоля- 20 ционного материала, например прессмассы АГ-4, для исключения возможности попадания датчика под напряжение электрической машины. Кривизна сопрягаемых поверхностей накладки 5 может .быть несколько большей, чем пружины 1, на величину порядка

0,02 мм. Размеры датчика, выбираются несколько меньшими размеров окна щеткодержателя 8 с учетом удлинения 30 измерительного элемента 2 при распрямпении пружин 1, работающих под нагрузкой на распор. Выполнение измерительного элемента 2 в виде пластины, растягивающее усилие к которой приложено по концам, обеспечивает установку преобразователей 3 на обеих ее поверхностях, при этом один из преобразователей 3 (один из длинобазовых транзисторов) для 40 повышения точности измерения и надежности датчика может быть использован для контроля работоспособности тензорезисторов путем сравнения их показаний. Чувствительность 45 измерительного элемента в пределах упругих деформаций повышается с уменьшением толщины пластины.

Устойчивость датчика на щетке .б оптимально обеспечивается при длине опорной плоскости накладки 5 не менее 1/3 площади щетки, а по ширине—

4 не менее ее 2/3. В датчике оптималь ны условия: модули упругости перво-. го рода для несущей системы Ен, . и измерительного элемента Е относятся как Е„ 8 Е» максимальное расстояние h между симметричными точками дугообразных пружин 1 и база (длина 3) измерительного элемента 2 должна относиться как 3 4h.

Работает датчик следующим образом.

Дугообразные пружины 1 несущей б системы с жестко закрепленными концами, воспринимая усилие нажимной пружины 7 щеткодержателя 8, испытывают упругие деформации сжатия и изгиба, распрямляясь, воздействуют суммарной составляющей на концы измерительного элемента 2, который размещен между ними. При соотношении модулей упругости пружин 1 и измерительного элемента 2 E> z 1 8 Е>, последний практически не является элементом конструкции несущей системы и непосредственно не участвует в распределении нагрузки, он испытывает усилие растяжения, которое несоизмеримо мало с нагрузкой.

Усилие растяжения, действующее на измерительный элемент 2,воспринимается установленным на нем тензорезис. тором и преобразуется в электрический сигнал, поступающий к измерительной аппаратуре (не показана).

Величина сигнала датчика зависит от растягивающего усилия, действующего на измерительный элемент.

Конструкция несущей системы, растягивающая измерительный элемент 2, позволяет подбирать такое его сечение, которое испытывает в режиме рабочих давлений нажимной пружины 7 щеткодержателя 8 напряжение в пределах упругих деформаций, что повышает чувствительность датчика.

1179464

Составитель M.Êóçíåöîâà

Редактор Л.Авраменко Техред М.Кузьма Корректор О.Луговая

Заказ 5689/57 Тираж 638 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Xt-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4