Introducción de cepillos de anillos colectores
El cepillo (estator) y el rotor son dos componentes extremadamente importantes en un anillo de deslizamiento. El cepillo se usa como un cuerpo de contacto deslizante para importar y exportar corriente en el anillo de deslizamiento. Tiene una estructura rectangular o cilíndrica. Se instala en el estator del anillo de deslizamiento a través de dispositivos de fijación como soportes de cepillos y se presiona contra el canal de anillo conductor bajo la acción de un resorte para conducir la corriente.
Estructura de los cepillos de anillos colectores
El cepillo es de tamaño muy pequeño y consta principalmente de las siguientes partes:
Cuerpo principal
El cuerpo principal del cepillo está fabricado de materiales conductores como oro, plata o grafito. Se utiliza para contactar el canal del anillo conductor de la parte del rotor.
Cable conductor
Habrá uno o más cables liderados desde la parte superior o costado del cepillo. Estos cables se utilizan para conectar el cepillo al circuito externo para transmitir la corriente y las señales.
Estructura de fijación
A veces, hay algunas estructuras de fijación, como ranuras para tarjetas y salientes en la parte inferior o lateral. El cepillo se conecta y fija a través de ellos para garantizar que no se mueva lo máximo posible durante el funcionamiento.
Materiales de los cepillos de anillos colectores
El rendimiento del pincel afecta el estado operativo del anillo de deslizamiento conductor, y esto está determinado principalmente por su material. Se pueden hacer cepillos de varios tipos de materiales, como metal, grafito, fibra óptica, mercurio, etc. Aquí presentamos los tres más utilizados:
alambre metálico
Los cables de cepillo de metal a menudo están hechos de láminas de metal delgadas, como oro, plata, cobre o aleaciones de plata. Estos materiales tienen una conductividad muy alta y pueden transmitir señales y electricidad de manera estable. Además, el oro y la plata no se usan fácilmente, y tienen menos pérdida de potencia durante el uso a largo plazo. Esto también reduce el ruido durante la operación.
Los cepillos estándar en el mercado son cepillos de aleación de plateado-cobre que contienen 72% de plata y 28% de cobre, y cepillos de oro a oro. Su diámetro exterior suele ser 0. 3 mm, y el número de cables de metal se puede aumentar para transportar una corriente más grande.
Bloque de pincel de grafito de carbono
El bloque de cepillo es un punto de contacto con una estructura rectangular y tiene una gran superficie de contacto con el anillo conductor. Es adecuado para anillos de deslizamiento conductores de alta corriente. Su componente principal es el carbono. Debido a su alta conductividad y bajo precio, se usa ampliamente en la industria pesada. Los bloques de cepillo de grafito de carbono producirán restos de polvo durante la operación. Por lo tanto, a menudo se usan en una estructura de anillo de deslizamiento separable para una instalación limpia y un fácil mantenimiento.
Cabe señalar que el grafito tiene propiedades de lubricación auto-lubricantes y puede ajustarse mejor a la superficie del anillo de deslizamiento, pero esto también hace que sea fácil de usar. La buena noticia es que son fáciles de reemplazar individualmente, por lo que no son particularmente sensibles en términos de costo.
Contacto primavera
El cepillo de tipo resorte de contacto es una estructura especial de tipo cepillo. Está compuesto por resortes de contacto metálicos elásticos o materiales conductores con estructuras elásticas. Entre sus materiales se encuentran principalmente metales preciosos como el oro, la plata y sus aleaciones. Así como algunos materiales compuestos a base de cobre y materiales reforzados con fibra, como fibra de carbono, fibra de vidrio, etc.
Se usa principalmente en anillos de deslizamiento de disco. Debido a que tiene elasticidad, puede lograr un contacto confiable mientras ahorra espacio. Sin embargo, generalmente no se usa en aplicaciones de transmisión de señal sensibles porque la presión de su resorte de contacto puede cambiar durante el uso a largo plazo.
Su contraste
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Alambre de metal |
Bloque de cepillo de grafito de carbono |
Contacto primavera |
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Material |
Oro |
Plata |
Aleación de oro/plata |
Carbono y grafito |
metal especial resistente al desgaste |
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Valor de conductividad |
452000 S/m |
6301000 S/m |
100000 S/m |
1000~2000S/m |
Baja conductividad |
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Escenarios aplicables |
Transmisión de señal de alta precisión |
Energía alta |
Limititon de altura |
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Costo |
Comparativamente alto |
comparativamente bajo |
depende (personalización) |
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Aplicaciones de diferentes cepillos de anillos colectores
(1) cepillo de alambre metálico
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Los cepillos de alambre metálico están hechos de oro, plata y aleaciones. Tienen buena conductividad eléctrica y baja resistencia. Al mismo tiempo, estos metales no se desgastan fácilmente y pueden permanecer relativamente silenciosos durante el funcionamiento. Esto es útil para algunos escenarios de aplicaciones que son sensibles al ruido, como equipos médicos e instrumentos de laboratorio. Por ejemplo:
Electrónica de alta precisión: como equipos de comunicación de alta gama, instrumentos de precisión, etc. En estos dispositivos, ligeros cambios en la señal pueden afectar la calidad de la comunicación. La característica de baja resistencia de los cepillos de alambre metálico puede reducir la atenuación de la señal. Esto permite que la señal se transmita con precisión dentro del dispositivo y evita errores de datos causados por la distorsión de la señal.
Aeroespacial: los equipos electrónicos de aviones y naves espaciales deben funcionar de forma fiable en entornos extremos. Los cepillos de alambre metálico tienen una alta estabilidad química y no se oxidan ni corroen fácilmente. Lo más importante es que son diseños que no requieren mantenimiento y no reemplazan piezas individualmente. Esto beneficia a los equipos aeroespaciales que suelen realizar tareas.
Equipo de imágenes médicas: las estructuras de las máquinas CT y los equipos de resonancia magnética nuclear son relativamente pequeñas. Tienden a ser miniaturizados e integrados, y el espacio interno es extremadamente limitado. Los cepillos de alambre de metal suelen ser relativamente delgados y pueden cumplir con los requisitos de instalación de espacios estrechos y ayudar a estos dispositivos a generar imágenes claras.
(2) Cepillo de grafito de carbón
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El material de grafito de carbono admite una conducción de alta corriente y puede proporcionar la corriente requerida para el rotor. También tiene buenas propiedades de lubricantes y puede reducir la resistencia entre los anillos de deslizamiento durante la operación. Puede usarlo en las siguientes industrias:
Automatización industrial: en el campo de la automatización industrial, los robots industriales, las cintas transportadoras y los brazos mecánicos automatizados necesitan usar cepillos de grafito de carbono. Se instala en la parte de conexión de la junta y transmite la corriente desde una fuente de alimentación fija al motor giratorio para ayudar al equipo a realizar movimientos como el manejo, la soldadura y el ensamblaje.
Maquinaria textil: cuando la maquinaria textil está en funcionamiento, necesita completar los procesos de tejido y costura de grandes cantidades de tela a alta velocidad. El motor es el componente energético principal de la maquinaria textil. Las escobillas de grafito de carbón impulsan varios componentes para que funcionen en el motor.
Crane: los cepillos de grafito de carbono se utilizan en los motores, reductores y equipos de control de grúas. En el mecanismo de elevación, el motor transmite energía al tambor a través de cepillos de grafito de carbono, impulsa el tambor para que gire, realice la retracción y la liberación de la cuerda de alambre, y así completa el levantamiento y la disminución de los objetos pesados. Está hecho principalmente de materiales de carbono. Incluso si se usa después del uso a largo plazo, los costos se pueden ahorrar reemplazando los bloques de cepillos de carbono individuales.
(3) Contacto con el cepillo de primavera
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La característica central del pincel de primavera de contacto es su elasticidad. Siempre mantiene un contacto cercano con el anillo de deslizamiento durante el uso para mantener la precisión.
Motores: en los motores de CC, las aplicaciones de las escobillas con resorte de contacto incluyen algunos motores de CC pequeños, como herramientas eléctricas y coches de juguete. En motores de CA con dispositivos de conmutación, también se puede utilizar para ayudar en la transmisión y conmutación de corriente.
Dispositivos electrónicos: se usa ampliamente en equipos como sistemas de audio, televisores e instrumentos electrónicos. En estos dispositivos, el pincel de primavera de contacto está en contacto cercano con la superficie del anillo de deslizamiento para leer información digital. Al cambiar la posición de contacto entre el pincel de resorte de contacto y el cuerpo de la resistencia, se puede lograr un ajuste continuo del valor de resistencia para realizar datos de medios con mayor precisión.
Campo de tránsito ferroviario: en vehículos de tránsito ferroviario, como trenes y metros, las escobillas de resorte de contacto se utilizan en dispositivos de recolección de corriente para transmitir la energía eléctrica de la red aérea de contacto al sistema eléctrico del vehículo. La elasticidad del cepillo de resorte de contacto puede garantizar un buen contacto con la red de contactos y puede obtener energía eléctrica de manera estable incluso si hay vibraciones y sacudidas durante la operación del vehículo.
Cómo elegir cepillos de anillo de deslizamiento
Material
El material del pincel es el factor fundamental que determina su rendimiento. Si desea usarlo para aplicaciones de alto flujo, como máquinas síncronas y motores de rotor de heridas de CA. Entonces los cepillos de grafito son muy adecuados para usted. Tiene propiedades auto-lubricantes y alta conductividad, y el costo es bajo. Incluso si se usa, puede comprar bloques de cepillos por separado del fabricante para su reemplazo.
Si su equipo tiene altos requisitos para la vida del cepillo, será mejor que elija cepillos de alambre de metal, como oro, plata y sus cepillos de aleación. Su costo es más alto que el del grafito, pero tienen la mejor conductividad entre todos los metales y generalmente no son mantenimiento.
Capacidad de carga actual
La capacidad de carga actual de un cepillo es el valor máximo de corriente que puede transportar con seguridad en condiciones específicas. Tomemos como ejemplo un pincel con un ancho de 10 milímetros y un grosor de 5 milímetros y un pincel con un ancho de 20 milímetros y un grosor de 10 milímetros. La capacidad de carga actual de este último puede ser más del doble que la del primero. Un área de sección transversal grande puede proporcionar caminos más conductores y aumentar la capacidad de carga de corriente.
De acuerdo con la potencia, el voltaje y otros parámetros del equipo, use la fórmula de alimentación P=ui (donde p es potencia, u es voltaje e i es corriente) para calcular con precisión el tamaño de corriente del equipo normal Condiciones de trabajo. Puede elegir un cepillo con una capacidad de carga actual de 20% a 30% mayor que la demanda actual real del equipo.
Nivel de voltaje
Antes de elegir un cepillo, es necesario comprender el voltaje de funcionamiento del equipo para asegurarse de que el nivel de voltaje del cepillo pueda cubrirlo por completo. Por ejemplo, para un motor industrial con un voltaje de funcionamiento de 380 voltios, se debe seleccionar una escobilla con un nivel de voltaje superior a 400 voltios. De lo contrario, el cepillo se dañará debido a un voltaje excesivo.
Ruido eléctrico e interferencia
Las principales razones para generar ruido eléctrico e interferencias incluyen un contacto deficiente entre el cepillo y el anillo colector, una conducción desigual del cepillo y fricción y vibración durante la rotación a alta velocidad. En este momento, el cepillo del tipo resorte de contacto es la mejor opción. Porque tiene buena elasticidad y una superficie lisa y plana. Por lo tanto, puede mantener una presión de contacto estable en diferentes condiciones de trabajo.
Velocidad de rotación
Antes de elegir un cepillo, comprenda el rango de velocidad de trabajo del anillo de deslizamiento. Puede determinar el rango de velocidad del equipo consultando el manual técnico del equipo, consultando al fabricante o realizando pruebas reales. Para aplicaciones de alta velocidad, le recomendamos que elija bloques de cepillos de grafito de carbono porque el componente de carbono tiene propiedades de lubricantes y puede reducir la fricción y el desgaste.
Estabilidad de la temperatura
El cepillo generará calor durante el funcionamiento y su rendimiento se verá afectado por la temperatura. En algunos hornos de alta temperatura y equipos de tratamiento térmico, los cepillos de metal y grafito funcionan bien. Al mismo tiempo, será mejor que elijamos cepillos con medidas de disipación de calor, como disipadores de calor y diseños de ventilación.
Costo general
Al elegir un cepillo, no sólo se debe considerar el rendimiento del cepillo, sino que también se debe elegir un cepillo con un rendimiento de alto costo. Por ejemplo, las escobillas de grafito tienen un coste menor pero deben sustituirse periódicamente y son adecuadas para ocasiones sensibles al coste. Mientras que los cepillos de alambre metálico tienen un costo inicial más alto, tienen una mayor precisión de transmisión y no necesitan ser reemplazados. Son más adecuados para el campo de la transmisión de señales de alta calidad.
Mantenimiento y reemplazo de cepillos de anillo de deslizamiento
Consejos de mantenimiento para cepillos
Limpieza Diaria
Abra la tapa del extremo del anillo colector y verifique cuidadosamente después de quitar el anillo de sellado. Si hay desgaste o rotura en la pieza del cepillo, es necesario repararla a tiempo. Utilice etanol absoluto como agente de limpieza para limpiar la suciedad, como el polvo que contiene carbón, generado por el cepillo que se desliza sobre la guía deslizante. Después de limpiar la guía deslizante, preste atención para observar si hay polvo alrededor del cepillo de carbón y límpielo.
Inspección de rutina
(1) Apariencia: verifique si el cepillo tiene un daño obvio, como fractura, rotura, deformación, etc.
(2) Color: compruebe si el pincel se vuelve azul. Si el cepillo se vuelve azul significa que ha recibido una descarga eléctrica y su capacidad para transmitir señales se verá muy reducida.
(3) Mantener el estado de la película de óxido: cuando el motor está funcionando, la superficie del anillo colector debe mantener una película de óxido de color marrón brillante. Esto es beneficioso para estabilizar el voltaje de contacto de la escobilla y reducir el coeficiente de fricción. Para cepillos utilizados en ambientes especiales, se deben seleccionar cepillos que hayan sido adecuadamente impregnados.
(4) Verifique la presión del cepillo: la presión del resorte aplicada al cepillo debe ser lo más uniforme posible, especialmente para los cepillos utilizados en paralelo. De lo contrario, se producirá una carga desigual en cada cepillo.
(5) Evite el uso de lubricantes: todo tipo de cepillos tienen propiedades autolubricantes. Está estrictamente prohibido aplicar aceite, parafina y otros lubricantes en el anillo colector.
Signos de que el pincel debe ser reemplazado
(1) Desgaste severo: cuando la longitud del cepillo se usa a 1/3 o 2/3 de su longitud original, debe reemplazarse.
(2) Daños graves: si el cepillo sufre daños graves, como fracturas, roturas y deformaciones, no funcionará correctamente.
(3) Mal contacto: cuando el área de contacto entre el cepillo y el anillo de deslizamiento es inferior al 70%, la resistencia de contacto aumentará. Cuanto mayor sea la velocidad del equipo, mayor será la presión generada y mayor es el área de desgaste del cepillo. Necesitamos ajustarnos de acuerdo con el rendimiento.
(4) Rendimiento en declive: si el pincel se usa durante demasiado tiempo, puede experimentar una transmisión de señal inestable, chispas excesivas y otras situaciones. En este momento, incluso si la apariencia del cepillo no está dañada, debe ser reemplazada.
Cómo reemplazar los cepillos de anillos colectores
(1) Primero, utilizamos herramientas para reemplazar las escobillas desgastadas y rotas dentro del anillo colector.
(2) Instale el cepillo en el soporte del cepillo y confirme que puede moverse hacia arriba y hacia abajo libremente. La brecha entre el lado del pincel y la pared interna del soporte del cepillo se encuentra entre 0. 1 y 0. 3 milímetros.
(3) El borde inferior del soporte del cepillo está dentro del rango de 2 a 3 milímetros de la superficie del anillo de deslizamiento.
(4) Pula la superficie del arco del cepillo con papel de lija para vidrio, cúbrala con el anillo deslizante, aplique la presión adecuada sobre el cepillo y muela a lo largo de la dirección de rotación.
(5) Haga que la superficie del arco encaje en el anillo colector.
(6) Retire el polvo circundante y se puede usar cuando el cepillo y el anillo de deslizamiento están en buen contacto.
Precauciones
(1) Compruebe que la diferencia de presión de cada portaescobillas no supere el 10% de la presión media. Durante el funcionamiento del anillo colector, a medida que la escobilla se desgasta, el resorte del portaescobillas debería poder ajustarse automáticamente y mantener la presión de la escobilla de carbón sin cambios.
(2) Además, preste atención a la seguridad al reemplazar las escobillas. Debemos asegurarnos de que el equipo esté apagado y tomar las medidas de seguridad correspondientes para evitar descargas eléctricas.
(3) El cepillo es una parte relativamente delicada. Manéjelo con cuidado durante el desmontaje y la instalación para evitar que se caiga.
(4) Después de reemplazar el pincel, primero se debe realizar una prueba de ejecución. Esto puede ayudarnos a verificar la condición de trabajo del pincel y el rendimiento del equipo para determinar si el equipo puede funcionar normalmente.
Preguntas relacionadas con los cepillos de anillos colectores
P: ¿Cómo seleccionar materiales para cepillos en anillos de deslizamiento?
P: ¿Cuál es el principio de funcionamiento de los pinceles?
P: ¿Cuáles son los campos de aplicación comunes de los anillos colectores de cepillos?
② Campo aeroespacial: hay una gran cantidad de piezas giratorias en aviones, satélites y otros aviones, como antenas de radar, dispositivos de control de actitud de vuelo, etc.
③ Campo de equipos médicos: se refiere a algunos equipos médicos, como máquinas de tomografía computarizada, equipos de resonancia magnética nuclear, etc.
P: ¿Cuáles son las razones de las fallas de los cepillos?
② Daño superficial: La superficie del cepillo puede dañarse debido a fricción, colisión, corrosión y otras razones, como rayones y picaduras.
③ Fallo del resorte: El resorte del cepillo puede tener fallas como disminución de la elasticidad y fractura. Las razones pueden ser un tiempo de servicio prolongado, problemas de calidad de los materiales de los resortes, etc.
P: ¿Cuál es la función principal del cepillo en el anillo de deslizamiento en el equipo?
P: ¿Por qué se usan los pinceles de grafito para los anillos de deslizamiento en los motores?
P: ¿Cómo hacer pinceles en anillos de deslizamiento?
P: ¿Cuáles son las precauciones para instalar pinceles?
② Selección de ubicación: El cepillo debe instalarse en la parte del estator del anillo colector y en estrecho contacto con el anillo conductor. Esto puede garantizar que esté estresado uniformemente y evitar un mayor desgaste o daño.
③ Selección del método de fijación: De acuerdo con la situación específica del equipo, seleccione un método de fijación apropiado, como fijación con pernos, fijación con férulas, etc.
P: ¿Cómo mejorar la eficiencia de transmisión de las escobillas?
P: ¿Cuál es la tendencia de desarrollo de los anillos de deslizamiento de pincel en el futuro?
② Alta velocidad: en algunos campos de aplicación con requisitos de alta velocidad, como las máquinas herramientas de CNC aeroespaciales y de alta velocidad, los anillos deslizantes deben tener velocidades más altas.
③ Multifuncionalización: los cepillos pueden integrar más funciones, como tener simultáneamente las funciones de transmitir corriente, señales, gas y líquido.
Conclusión
En este blog, hemos explorado profundamente todos los aspectos de los cepillos de anillo de deslizamiento. Aprendimos sobre sus tipos, estructuras y materiales, sus escenarios de aplicación y cómo elegir, etc. Como fabricante líder de anillo de deslizamiento en la industria, Bytune también le proporcionará más conocimiento profesional sobre los anillos de deslizamiento. Por ejemplo, nuestro artículo "Uso de anillos de deslizamiento en generadores de CA"Su objetivo es ayudarlo a comprender el uso de anillos de deslizamiento en los motores.