Анализ причин «Сбегания» контактных колец кольцевого токосъемного устройства в процессе его функционирования Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Рис. 1. Устройство для роторно-абразивного полирования образцов

Рис. 2. График зависимости шероховатости Ra (мкм) от величины абразива Ва (мкм)

Библиографическая ссылка

1. Васильева Е. А., Жуковская И. В., Чумакова А. В., Сысоев С. К. Совершенствование технологии уменьшения шероховатости внутренней поверхности улиток насосов // Решетневские чтения : материалы XVII Междунар. науч. конф. / СибГАУ. Красноярск, 2013. Ч. 1. С. 406-407.

Reference

1. Vasil'eva E. A., Zhukovskaya I. V., Chumako-va A. V., Sysoev S. K. Sovershenstvovanie tekhnologii umen'sheniya sherokhovatosti vnutrenney poverkhnosti ulitok nasosov // Reshetnevskie chteniya : materialy XVII Mezhdunar. nauch. konf. / SibGAU. Krasnoyarsk, 2013. Ch. 1. S. 406-407.

© Васильева Е. А., Сысоев С. К., Васильев А. К., Чумакова А. В., 2014

УДК 621.01

АНАЛИЗ ПРИЧИН «СБЕГАНИЯ» КОНТАКТНЫХ КОЛЕЦ КОЛЬЦЕВОГО ТОКОСЪЕМНОГО УСТРОЙСТВА В ПРОЦЕССЕ ЕГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

А. А. Гришин1, Н. А. Смирнов2, А. И. Харитонов1

1ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: [email protected]

2 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Рассмотрено явление «сбегания» контактных колец при вращении внутреннего вала кольцевого токосъем-ного устройства. Установлены причины, влияющие на расположение контактных колец. Показано влияние расположения контактных колец на выходные характеристики устройства. Предложены способы повышения КПД кольцевого токосъемного устройства.

Ключевые слова: кольцевое токосъемное устройство, распределение контактных колец.

Решетневскуе чтения. 2014

THE ANALYSIS OF THE REASONS OF "CONSOLIDATION" OF CONTACT RINGS OF THE CURRENT COLLECTION DEVICES DURING ITS OPERATION

A. A. Grishin1, N. A. Smirnov2, A. I. Haritonov1

JSC "Information Satellite Systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation

E-mail: [email protected] 2Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation

The phenomenon of "consolidation" slip rings during rotation of the inner shaft current collection device is considered. The reasons influencing the location of slip rings are discussed. The effect of the location of the contact rings on the output characteristics of the device is described. The methods of increasing the efficiency of the current collection device are proposed.

Keywords: current collection device, distribution of slip rings.

В различных отраслях машиностроения токосъем-ные устройства применяются для передачи электрических сигналов между деталями, вращающимися одна относительно другой.

В космической технике для транзита электрической энергии от вращающихся солнечных батарей к внутренним системам изделия успешно применяются кольцевые токосъемные устройства (КТУ) (см. рисунок).

Слой токосъемных колец кольцевого токосъемно-го устройства состоит из следующих основных элементов:

- неподвижного внешнего токосъемного кольца;

- вращающегося внутреннего токосъемного кольца;

- гибких контактных колец для передачи электрической энергии;

- диэлектрических ных колец;

- диэлектрических ных колец.

Внешнее кольцо-

внутреннее кольцо-

Гибкое кольцо-

Поверхность контакта

Слои токосъемных колец, разделенные диэлектриком

Схема кольцевого токосъемного устройства

Анализ конструкции современных кольцевых токо-съемных устройств, применяемых в космической технике, показал присутствие эффекта «сбегания» контактных колец и диэлектрических изоляторов контактных колец в процессе функционирования устройства.

Эффект «сбегания» заключается в смещении контактных колец каждого слоя токосъемных колец таким образом, что все зазоры, выставленные между контактными кольцами и их изоляторами в процессе сборки, исчезают; контактные кольца плотно прилегают к со-

седним изоляторам, те в свою очередь плотно прилегают к соседним по направлению вращения вала КТУ контактным кольцам. В результате такого смещения уплотняется группа контактных колец с одной стороны и образуется значительный зазор между контактными кольцами с противоположной стороны.

Очевидно, что «сбегание» контактных колец в слое токосъемных колец происходит из-за различной угловой скорости каждого из колец-сателлитов.

Угловая скорость кольца-сателлита вокруг оси вала рассчитывается по формуле ю Ц

ЮС =---1-,

С 2 Ц + dш

где ю - угловая скорость внутреннего кольца; Ц\ -наружный диаметр внутреннего кольца; dш - наружный диаметр сателлита, и полностью зависит от диаметра каждого из сателлитов.

Однако при установке круглого гибкого контактного кольца в зазор между внутренним и наружным токосъемными кольцами оно приобретает форму эллипса. Расстояние между малыми полуосями эллипса, влияющее на угловую скорость контактного кольца, зависит от фактического зазора между внутренним и наружным токосъемными кольцами и является непостоянным.

Причина такого непостоянства кроется в суммарной смещающей силе, складывающейся из упругих сил всех деформированных контактных колец слоя и смещающей наружное токосъемное кольцо относительно внутреннего.

Сразу после сборки КТУ такая сила незначительна по причине относительно симметричного расположения контактных колец в слое. В процессе вращения внутреннего вала КТУ происходит перераспределение контактных колец каждого слоя в один из секторов, в результате чего вектор смещающей силы может измениться, а абсолютная величина - возрасти.

Под действием суммарной смещающей силы наружное токосъемное кольцо смещается относительно внутреннего: с одной стороны зазор между кольца сокращается, с другой - увеличивается. С изменением зазора между внутренним и наружным токосъемными кольцами изменяется степень сжатия контактных колец, расстояние между малыми полуосями эллипса и,

изоляторов слоев токосъем-изоляторов гибких контакт-

-

[

как следствие, угловая скорость контактного кольца относительно оси вала КТУ.

Радиальное смещение наружного токосъемного кольца относительно внутреннего ограничивается изоляторами контактных колец, наружный диаметр которых меньше, чем номинальный зазор между внутренним и наружным токосъемными кольцами.

Технология механической обработки диэлектрического материала изоляторов контактных колец позволяет получать изоляторы с разницей наружных диаметров не более 0,05 мм.

Результаты расчета угловой скорости контактных колец относительно оси вала КТУ вблизи изоляторов контактных колец номинального размера и изоляторов с наружным диаметром большим номинального на 0,05 мм, при угловой скорости внутреннего токо-съемного кольца 5 об/мин показали: при использовании изоляторов контактных колец номинального размера средняя угловая скорость контактных колец на 0,001 56 об/мин больше угловой скорости контактных колец, разделенных изоляторами с наружным диаметром на 0,05 мм большим номинального; за 7 000 оборотов внутреннего токосъемного кольца контактные кольца в первом случае сделают на 2,17 оборотов больше, чем во втором.

Таким образом, изначальное несоосное расположение внутреннего и наружного токосъемных колец и различие зазоров между ними в различных секторах полной окружности, вызванное суммарной смещающей силой, приводит к формированию различных угловых скоростей контактных колец вокруг оси КТУ. При последующем вращении внутренних токосъемных

колец КТУ в процессе его функционирования из-за различных наружных диаметров изоляторов контактных колец «быстрые» кольца начинают догонять «медленные» и оказывать на них давление. В результате этого происходит «сбегание» контактных колец в каждом слое токосъемных колец КТУ, их несимметричное по окружности перераспределение и, как следствие, дальнейшее увеличение суммарной смещающей силы, вплоть до заклинивания изоляторов контактных колец в месте минимального зазора между внутренним и наружным токосъемными кольцами.

Колебание зазора между внутренним и наружным токосъемными кольцами ведет к колебаниям эллипс-ности контактных колец и, следовательно, к изменению фактической площади контакта. При колебаниях фактической площади контакта токосъемных колец меняется связанная с ним величина падения напряжения на токосъемных кольцах.

Снижение величины падения напряжения на токо-съемных кольцах КТУ и увеличение его коэффициента полезного действия является первостепенной целью при проектировании и изготовлении подобных устройств. Создание конструкций, сохраняющих радиальную стабильность наружных токосъемных колец относительно внутренних, позволит сгладить характеристику изменения падения напряжения по цепям КТУ при вращении его вала и, как следствие, снизить средний уровень величины падения напряжения.

© Гришин А. А., Смирнов Н. А., Харитонов А. И., 2014

УДК 621.9.048

РАЗРАБОТКА ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПЯТИКООРДИНАТНОГО ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ПРОШИВОЧНОГО СТАНКА

А. А. Груздев, А. В. Селивёрстов, А. Н. Королев, Д. В. Демидов, С. В. Кушнаренко

1ФГУП «НПО «Техномаш» Российская Федерация, г. Москва 3-й проезд Марьиной рощи, 40 E-mail: [email protected]

Описаны проблемы получения отверстий малого диаметра традиционными методами обработки. Рассмотрены преимущества электроэрозионной прошивки по сравнению с обработкой резанием. Представлен новый отечественный электроэрозионный станок для прошивки отверстий малого диаметра ЭПП-13. Приведена его характеристика и сравнение с зарубежными аналогами.

Ключевые слова: электроэрозионная обработка, прошивка отверстий малого диаметра, электроэрозионный станок ЭПП-13.

DEVELOPMENT OF NEW FIVE-AXIS EDM MACHINE TOOL

A. A. Gruzdev, A. V. Seliverstov, A. N. Korolev, D. V. Demidov, S. V. Kushnarenko

Federal State Unitary Enterprise "NPO" Technomash" 40, 3rd passage Marina Rosha, Moscow, Russian Federation E-mail: [email protected]