[发明专利]一种风电导电滑环电接触磨损实验单元

摘要

本发明公开了一种风电导电滑环电接触磨损实验单元，针对风电导电滑环中的单个导电环及接触电刷中的单根刷丝的摩擦磨损要求，采用卧式主轴及天平式加力结构，即安装被测导电环的主轴水平布置，供被测刷丝加载接触力的两根钳臂铅垂布置，与水平的天平梁铰接；利用弹性胀套锁定被测导电环，安装的摩擦力传感器及张力传感器方便了导电环与被测刷丝之间接触压紧力设定及摩擦力测量，其电气隔离设计方便带电磨损试验要求。本导电滑环电接触磨损实验单元使用方便，操作简单，可应用于多种导电滑环的磨损试验场合。

主权项

一种风电导电滑环电接触磨损实验单元，其特征在于，针对风电导电滑环中的单个导电环及接触电刷中的单根刷丝的摩擦磨损要求，采用卧式主轴及天平式加力结构，即安装被测导电环的主轴水平布置，供被测刷丝加载接触力的两根钳臂铅垂布置，与水平的天平梁铰接；该风电导电滑环电接触磨损实验单元包括支架(1)、螺钉(2)、主轴(3)、弹性胀套(4)、胀套螺钉(5)、被测导电环(6)、钳臂(7)、摩擦力传感器(8)、天平梁(9)、销轴(10)、滚动轴承(11)、导线(12)、方管梁(13)、可调座(14)、固定螺钉(15)、锁紧螺母(16)、梅花联轴器(17)、伺服电机(18)、陶瓷球轴承(19)、轴承座(20)、被测刷丝(21)、螺杆(22)、蝶形螺母(23)、拉条(24)、接线板(25)、蝶形螺杆(26)、接线柱(27)、垫块(28)、张力传感器(29)、弹簧(30)和刷丝支柱(31)；为便于被测导电环(6)的拆装并保证其必要的旋转精度，用弹性胀套(4)定位被测导电环(6)，弹性胀套(4)与主轴(3)的外端通过锥面配合，通过拧紧胀套螺钉(5)使弹性胀套(4)的直径均匀变大从而胀紧被测导电环(6)；在主轴(3)与轴承座(20)之间装有两个陶瓷球轴承(19)，通过锁紧螺母(16)约束主轴(3)轴向窜动，轴承座(20)用四个螺钉(2)固定在支架(1)上；主轴(3)的另一端与安装在支架(1)上的伺服电机(18)的输出轴相对，通过梅花连轴器(17)连接，由伺服电机(18)按设定转速驱动主轴(3)转动；在支架(1)的上部平行于主轴安装有悬臂方管梁(13)，用螺钉(15)固定；方管梁(13)一端安装有移动方便的可调座(14)，方管梁(13)与可调座(14)的上部方孔配合，根据下方被测导电环(6)的安装位置调整，使被测导电环(6)的环槽与被测刷丝(21)搭接，转动蝶形螺杆(26)锁定可调座(14)；可调座(14)的中下部通过销轴(10)水平安装一个摆动的天平梁(9)，天平梁(9)的两侧通过销轴分别安装有绝缘材质的钳臂(7)，这三个销轴与天平梁(9)之间都装有微型滚动轴承(11)，以减少摆动阻力，两段被测刷丝(21)分别通过其两端的刷丝支柱(31)固定在自然下垂两个钳臂(7)上，同时与同一个被测导电环(6)的环槽接触，从两刷丝支柱(31)引出的导线(12)沿两个钳臂(7)向上，连接到接线板(25)的接线柱(27)上，再穿过方管梁(13)内部，连接到外界的标准低电阻测量仪上；陶瓷球轴承(19)和梅花连轴器(17)中间聚氨酯弹性体的电气绝缘性，使主轴(3)与支架(1)及伺服电机(18)的电气回路隔开，由外接的标准低电阻测量仪测得的总电阻来自于两根导线(12)、两根被测刷丝(21)与一个被测导电环(6)串联回路，扣除两根导线(12)的内阻及其他连接电阻，即得被测刷丝(21)与被测导电环(6)摩擦副的滑动接触电阻；被测刷丝(21)与被测导电环(6)的接触压紧力来自弹簧(30)的拉力，弹簧(30)一端挂在螺杆(22)的端孔上，另一端挂在张力传感器(29)的端孔上，张力传感器(29)以及摩擦力传感器(8)都为应变梁式力传感器，长方体外形，两端部各有两个安装孔，张力传感器(29)经过垫块(28)用螺钉固定在一个钳臂(7)上，螺杆(22)穿过另一个钳臂(7)上的长方孔，与蝶形螺母(23)旋合，螺杆(22)的螺纹段被磨去两个平行的小平面，与钳臂(7)上的长方孔配合，在转动蝶形螺母(23)时，螺杆(22)只沿长方孔移动却不转动，在被测刷丝(21)与被测导电环(6)接触后，转动蝶形螺母(23)通过螺杆(22)调节弹簧(30)拉力，利用杠杆原理将弹簧(30)的拉力转化为被测刷丝(21)对被测导电环(6)的接触力，同时，张力传感器(29)受到弹簧(30)的拉力产生应变，信号经过调理后测出该接触力；当被测刷丝(21)与被测导电环(6)接触磨损时，方向相反的两个摩擦力通过两钳臂(7)传到天平梁(9)上，使受力偶作用产生转动的趋势，天平梁(9)与安装在可调座(14)下方的摩擦力传感器(8)之间用拉条(24)连接，被测刷丝(21)与被测导电环(6)之间的摩擦力通过拉条(24)作用到摩擦力传感器(8)的悬伸端，从而测量出摩擦力数值；摩擦力传感器(8)及张力传感器(29)的引线也是通过接线板(25)的相应接线柱(27)，再穿过方管梁(13)内孔，连接到外界的调理电路上，测出摩擦力及接触力值。