Нажимное устройство

Нажимное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (я) 4 Н 01 К 39/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

11 (Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3727631/24-07 (22) 18.04.84 (46) 15.08.86.Бюл. К 30 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электромашиностроения (72) С.А.Кирьянов (53) 621.3.047(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И- 332531, кл. Н О1 R 39/40, 1970 °

Бертичов А.И. и Резник Г.И. Проектирование авиационных электрических машин постоянного тока. М.: 1958, с.287.

{54) НАЖИИНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к микромашинам со скользящим контактом.

Целью изобретения является увеличение срока службы щетки с обеспечением регулировэнного нажатия на щетку

s процессе ее износа. Нажимное устройство содержит щетку 1, подвижно 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 .пружины. По мере износа щетки 1 пло1251219 ская часть рычага 5 поворачивается вокруг оси 7, краний иэ выступов 4 перемещается по дуге ° На опоре 6 рычага выполнена прорезь 9, за которую зацеплен конец пружины 8 с воэможностью перемещения по поверхности проИзобретение 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.l показано нажимное устройство s варианте его установки в электрической машине, когда два рычага взаимодействуют с двумя щетками и стягиваются одной пружиной; на фиг.2плоская часть рычага с выступами на конце; на фиг.3 — система действующих в устройстве сил.

Нажимное устройство содержит щетку 1, подвижно установленную в обойме 2 и снабженную на своем .рабочем торце горизонтальным срезом, с поверхностью 3 которого (горизонталь-, ная пунктирная линия на фиг.l) взаимодействует выпуклым закругленным выступом 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 I 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 возможностью 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 (фиг.2) между центрами которых вдоль рези 9. На конце плоской части рыча га 5 может быть выполнен 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 E (фиг. 1) щетки 1 Круглый профиль всех выступов 4 и 10 кроме ближайшего к оси 7 вращения, в своей ча5 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 может быть выполнена из электропроводящего материала, а опора 6 — литая из изоляционного материала, 12 — токопроводящий канатик.

Устройство работает следующим образом.

В начальном положении при максимальной рабочей длине щетки (фиг.l) самый удаленный от оси 7 вращения выступ 4 плоской части 5 рычага осуществляет нажатие на щетку 1, взаимодействуя с поверхностью 3 горизонтального среза щетки 1. При этом ко" нец пружины 8 находится в зацеплении с самой нижней относительно пружины 8. частью поверхности прорези 9.

По мере износа щетки 1 плоская часть

5 рычага поворачивается вокруг оси

7, крайний иэ выступов 4 перемещает" ся по дуге (и по поверхности 3 горизонтального среза щетки 1 вправо на фиг.l) и соскальзывает с торца щетки

1. За счет подреза 11 на круглом (цилиндрическом) профиле выступа 4 исключается появление бокового усилия воздействия выступа о боковую

З5 поверхность щетки. В момент соскальзывания выступа с торца щетки линия о подреза образует угол 5-15 с касательной к окружности перемещения выс" тупа. Угол имеет тем большие значе4О ния, чем выше вероятность и величина возможного скола края щетки, с которого происходит соскальзывание. После соскальзывания наиболее удаленного от оси 7 выступа 4 рычага дальЭ 1251 нейшее нажатие на щетку осуществляет следующий эа ним (вдоль рычага) выступ 10 и так далее 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 !0 диаметр выступов, тем большую рабочую длину может иметь щетка при одном и том же ограниченном наружном диаметре корпуса по сравнению с известным устройством. В варианте вы- !5 полнения устройства одна пружина 8 взаимодействует своими концами с двумя рычагами нажатия на две диаметрально-противоположно установленные на коллекторе раэнополярные щетки. 20

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 стягивания к касательной в точке контакта.

Величина перемещения определяется углом поворота плоской части 5 рычага, кривизной поверхности скольжения прорези 9. Равномерное нажатие

35 на щетку 1 рычагом осуществляется следующим образом. В начальный пери од работы устройства (при максимальной длине щетки) первый иэ выступов

4 рычага осуществляет нажатие на горизонтальный срез 3 щетки 1 в точке

M с силой Р„„(фиг.3) на расстоянйи R от оси вращения. Начальный угол между осью ОХ и радиусом Р, 45 угсл q . Сила реакции щетки Р равна силе Р„ „ и противоположно направлена. При этом зацепленный койец пружины 8 находится в крайнем левом (фиг.I) положении прорези 9 в точке

m на расстоянии r от оси 7 вращения.

Пружина 8 стягивает обе плоские части 5 двух рычагов с силой Р„ . Начальный угол между осью ОХ и радиусом г It . По направлению действия сила стягивания пружины 8 и сила нажатия на щетку 1 параллельны в начальный период и в процессе эксплуатации. Так как скорость перемеще219 ния рычага практически равна нулю, то данная система параллельных сил находится в равновесии, поэтому произведение проекций радиусов действия каждой силы (на ось ОХ) и на величину силы равны. Сила нажатия Рщ по мере износа щетки 1 должна оставаться постоянной по величине. В процессе эксплуатации плоская часть 5 рычага поворачивается на угол dcp, выступ 4 переместился бы в точку m, Однако при этом уменьшится проекция

r на ось ОХ, уменьшится сила стягивания пружины из-за уменьшения длины растянутой пружины. Кроме того, увеличивается проекция R на ось ОХ.

Чтобы не произошло снижение F, по сравнению с F, требуется компенсировать указанные изменения, что возможно за счет увеличения проекции точки зацепления пружины, т.е. за счет перемещения зацепленного конца пружины 8 в прорези 9 от точки m до точки m, параллельно оси ОХ. Тогда ! В и шm,+mm+m,m где ш ш, rcos (-rcos(f -st)-êîìïåíñèрует уменьше-, ние проекции ра диуса r на ось

ОХ; ц г соз3 1з п(д - Ь9)-ада д m ю »юв

1 ер

-компенсирует уменьшение длины lip ужи

Hbl g м rcos !!icos (4 ae) cos93 соз о сирует увеличение (изменение) проек-, ции R, на ось

ОХ.

Проекция радиуса зацепления смещенного конца пружины на ось ОХ

g„rcos(f М)+г (соед -соя(д - d(f)) + г сов (Гз1п(- М) -з1гЗ)

Гсоз(сР-ач)-соз63 гсозд

У

cos p

5 1 где h — половина длины растянутой

Qp пружины в т. m,.

25!? 19 (s sess i (si sli ssSi-sinai

1 лр

cDsi(сОБicp — sS-spssp)I

cos q

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

sin(g- И ) rcosgjsin(g-ncp)-sing) cos (сояЧ-6Ч- соэЧ) 1 пр cosy а радиус зацепления смещенного конца пружины в общем виде р =4р, р„, 70

Таким образо, для каждого положения рычага при известном расстоянии

R от оси его вращения до центра выступа, осуществляющего нажатие, можно указа"ь положение зацепленного конца 75 пружины 8 в прорези 9, а следовательно, и саму форму прорези, которая представляет собой вогнутую относительно пружины 8 часть периодической кривой. При этом всегда можно 10 выбором кривизны поверхности скольжения конца пружины (укорачивая или удлиняя прорезь 9) обеспечить регулирование (увеличение или уменьшение) необходимой величины нажатия на 35 щетку по мере ее износа.

Нормальное направление поверхности выступов рычага нажатия, выполненных иэ проводникового материала, к поверхности щетки в месте контакта обеспечивает надежный механический и электрический контакт, что допускает применение щеток упрощенной конструкции без заделки токоведущего 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.

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

Р> а, = nrctp - -- arctg близка по направлению к нормали касательной в точке эацепления пружины эа прорезь. Это практически уменьшает коэффициент трения конца пружины при перемещении по прорези до нуля и позволяет не учитывать силы трения скольжения. Проекция радиуса зацепления смещенного конца пружины на ось

ОУ

r s i n ($ - мр), откуда угол радиуса зацепления смещенного конца пружины

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 устройством 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 воэможности использования большего по сравнению 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 нодпружинен к щетке и снабжен элементом крепления конца пружины, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения срока службы щетки с одновременным обеспечением регулируемого нажатия на щетку в процессе ее фис 2

Составитель М.Кузнецова

Техред В. Кадар Корректор Е.Рошко

Редактор И. Сегляник

Заказ 4421/53 Тираж .597

ННИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4

7 1 ,износа, элемент крепления конца пружины выполнен в ниде размещенной на опоре рычага прорези, за которую зацеплен конец пружины с воэможностью перемещения по поверхности прорези, которая имеет форму периодической вогнутой относительно пружины кривой.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что" на конце плоской части нажимного рычага выпол251 219 8 нен по крайней мере один дополнительный выступ, все выступы имеют форму полуцилиндров, расстояния мелгду центрами которых вдоль рычага меньше тангенциального размера щетки, причем круглый профиль всех выступов, кроме ближайшего к оси вращения, в своей части, обращенной к осн вращения, выполнен с подреэом в направле10 нии к плоской части рычага.