Устройство для динамической формовки коллекторов машин постоянного тока

 

Использование, изобретение относится к области крупного электромашиностроения и позволяет повысить качество коллекторов. Сущность изобретения: устройство состоит из нагревательной камеры 1. Коллектор 2 закреплен на оправке шпинделя 3. Камера 1 имеет отъемную часть. Частота вращения электропривода 5 контролируется датчиком 6. Датчик 8 измеряет уровень вибраций установки. Датчик 10 передает информацию на балансировочное устройство с регистрирующим прибором 11. Датчик служит для измерения температуры коллектора с регистрацией на приборе 13. Датчик 14 служит для бесконтактного контроля монолитности коллектора с записью показаний на осциллографе 15. Тормоз 16 служит для фиксации положения шпинделя 3 в момент подтяжки гаек коллектора 2. 1 ил.

Изобретение относится к крупному электромашиностроению и может быть использовано при изготовлении любых электрических машин с изоляцией из слоистых пластиков. Особенностью конструкции коллектора крупной электрической машины постоянного тока является использование в ней нестабильных по своим свойствам изоляционных материалов миканитов и слюдопластов.

Надежность работы коллектора определяется точностью его размеров и формы, а также стабильностью свойств изоляционных материалов после окончания технологического процесса.

При изготовлении коллекторов, для полимеризации изоляции выполняются операции: статическая (предварительная) и динамическая (окончательная) формовки.

Различные предприятия на основании статистических данных и лабораторных исследований используют свои режимы формовки.

Режимы динамической формовки в зависимости от класса нагревостойкости изоляции о окружной скорости даются обычно в таблицах (см. Бабаджанян П.А. и Люсин Б. Б. Конструкция и производство коллекторов электрических машин. М. Госэнергоиздат, 1960 г. с. 125-132).

Контроль монолитности (стабильности) коллекторов после прохождения режимов динамической формовки производится путем измерения радиального биения в холодном и горячем состоянии по нормам ГОСТ 28295-89 и РД 16576-90 (прилагается). Такой контроль является косвенным и имеет значительные погрешности в оценке стабильности коллектора, так как измерение биения производится на низких оборотах (из-за инерции индикаторной головки). На показании также влияет прогиб и биение оправки.

Известны бесконтактные профилометры для проверки готового коллектора (см. Бабаджанян П. А. и Люсин Б.И. Конструкция и производство коллекторов электрических машин. М.Госэнергоиздат, с. 28-31, авт. св. СССР N 1397714, G 01 В 7/12, опубл. в бюлл. N 19. 23.05.88 а авт. св. СССР N 1597522, G 01 В 7/12, опубл в бюлл. N 37 07.10.90).

Однако из-за недостаточной нагревостойкости датчиков и сложности фильтрации вибраций, самой установки, в установках для динамической формовки при выполнении техпроцесса бесконтактные профилометры не применяются.

Динамическая формовка производится в установках, представляющих собой нагревательную камеру, в которую на оправке помещается формуемый коллектор, вращающийся с помощью приводного механизма. Конструкции установок для динамической формовки показаны в сборнике Информэлектро 1979 (станки мод. РТ-36 и ДВК-1). Коллектор нагревается в установке до установленной температуры и вращается на оправке с заданной скоростью. Температурный режим и скорость вращения выбираются такими, чтобы обеспечить окончательную стабилизацию коллектора при динамической формовке. После выключения вращения и электрообогрева, производят контрольную подтяжку стяжных шпилек и проверку биения с помощью индикатора. Устранение биения осуществляется протачиванием коллектора, для чего установки снабжаются суппортом. Иногда для ускорения определения участков выступания пластин, производят натир меди коллектора деревянными колодками. Определение участков с выступающими ламелями производится по их цвету. Выступающие ламели блестят, остальные более тусклые. Такой визуальный контроль дает крайне грубую оценку картины выступания пластин.

Установка для динамической формовки, принятая за прототип, состоит из нагревательной камеры в корпусе со съемной крышкой, шпиндельного узла, помещенного в шпиндельную коробку и приводного механизма с широким диапазоном регулирования (см. Блюменкранц Д.М. и др. Технология крупного электромашиностроения, т.3, Л.Энергоиздат, 1991 г. с. 217-218).

Недостатками существующей технологии динамической формовки являются: 1. Неизбирательный (основанный на статистике) подход к каждому отдельному коллектору, независимо от отдельных свойств применяемой изоляции.

2. Необъективность контроля монолитности. Это отражается на качестве и надежности коллекторов. Одной из важнейших причин указанных недостатков представляется несовершенство конструкций установок для динамической формовки коллекторов, имеющих недостаточное метрологическое обеспечение. В существующих установках помимо неэффективного метода контроля монолитности следует отметить следующие недостатки: вместо непосредственного измерения температуры коллектора измеряется температура воздуха в нагревательной камере, отсутствует аппаратура для измерения уровня вибраций в установке и реле, останавливающее вращение при вибрациях, становящимися опасными для эксплуатации, динамическая балансировка формуемого коллектора производится не в самой установке, а на станке для динамической балансировки, что связано с необходимостью переноса коллектора из установки на балансировочный станок и обратно. Кроме того, из-за отсутствия в установке для динамической формовки устройства для торможения шпиндельного узла в период подтяжки гаек на формуемом коллекторе эта операция должна выполняться двумя операторами, один из которых удерживает коллектор от проворота при подтяжке гаек.

Целью изобретения является повышение качества и стабильности изготовляемых коллекторов за счет введения объективного метода контроля монолитности в процессе динамической формовки, избирательному подходу к каждому отдельному коллектору, а также усовершенствованию конструкции устройства для динамической формовки коллекторов для повышения культуры обслуживания и сокращения производственного цикла.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для динамической формовки коллекторов машин постоянного тока, содержащей нагревательную камеру с отъемной частью, которая может быть выполнена либо откидной на шарнирах, либо передвижной вдоль оси шпиндельного узла, приводной механизм и шпиндельный узел с оправкой для крепления коллектора, нагревательная камера снабжена датчиком прибора бесконтактного контроля монолитности коллектора, датчиком контроля температуры коллектора, а шпиндельный узел, помещенный в корпус снабжен датчиком прибора для контроля вибраций и датчиком прибора для динамической балансировки коллектора. Кроме того шпиндельный узел снабжен устройством для торможения и датчиком скорости. Новизна заявляемого решения заключается в новой совокупности признаков, а именно в наличии новых конструктивных элементов, их взаимном расположении при взаимодействии, дающих новое качество в операции динамической формовки, а именно, обеспечивается объективный контроль качества и избирательность в оценке готовности коллектора, позволяющая сократить срок динамической формовки до минимально возможного, а также сокращается производственный цикл динамической формовки коллектора за счет повышения общей культуры труда на этой операции.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для динамической формовки коллекторов.

Устройство состоит из нагревательной камеры 1, представляющей собой коробчатую металлическую конструкцию со встроенными электронагревателями. Коллектор 2 закреплен на оправке шпиндельного узла 3, находящегося в корпусе 4. Правая часть камеры 1 (отъемная) имеет возможность передвигаться вдоль оси шпиндельного узла 3 для установки и снятия коллектора. Вращение шпиндельного узла 3 осуществляется от приводного механизма 5. Частота вращения шпиндельного узла 3 регулируется датчиком 6, регистрирующим показания тахометра 7. Датчик 8 измеряет уровень вибраций установки и регистрирует показания на виброметре 9. Датчик 10, закрепленный на торцевой части шпиндельного узла 3 передает информацию на балансировочное устройство с регистрирующим прибором 11. Датчик 12 через отверстие в подвижной части нагревательной камеры 1 подводиться к формуемому коллектору и передает информацию на прибор 13, регистрирующий температуру коллектора. Датчик профилометра 14 монтируется на кронштейне в трубке с микрометрической подачей в неподвижной части нагревательной камеры 1. Датчик 8 датчик контроля вибраций, 10 датчик балансировки коллектора, 12 датчик прибора 13 для контроля температуры коллектора.

Датчик 14 вихревого типа. С целью учета температурного расширения коллектора он выполнен дифференциальным, состоящим из двух датчиков, один из которых находится непосредственно в нагревательной камере 1, а второй вне камеры. Разница их сигналов фиксируется прибором 15. Датчик 14 датчик прибора 15 для контроля монолитности коллектора.

Электронный прибор 15 снабжен фильтрами, отсеивающими вибрации фундамента и собственные колебания установки для динамической формовки. Показания датчика 14 с большим увеличением передаются на телеэкран и могут быть записаны осциллографом. При этом можно рассматривать расположение коллекторных пластин по всему диапазону или с увеличением в 10000 раз отдельные участки коллектора.

Устройство для торможения тормоз 16 служит для фиксации шпиндельного узла в момент подтяжки гаек коллектора 2. Суппорт 17, шарнирно закрепленный на корпусе 4, предназначен для проточки коллектора 2. Динамическую формовку производят в следующей последовательности: Коллектор 2 закрепляют на оправке шпиндельного узла 3. Регулируют положение датчика 14, задвигают подвижную (отъемную) часть камеры 1 и начинают нагрев и вращение коллектора в соответствии с техпроцессом. В случае, если вибрации при наборе скорости превышают допустимые, прибор 9 отключает установку. Производят проточку коллектора 2 с помощью суппорта 17, а если этого недостаточно, то производится динамическая балансировка коллектора 2 на оправке шпиндельного узла при помощи датчика 10 и прибора 11 путем установки балансировочных грузов и режимы формовки продолжают. С целью определения истинной температуры коллектора, систематически проводится контроль датчиком 12 и прибором 13. Датчик 14 непрерывно в процессе формовки контролирует выступание ламелей коллектора относительно друг друга. В случае относительного сдвига во времени какой-то ламели или группы ламелей относительно соседних, производят подтяжку гаек коллектора, для чего шпиндельный узел 3 стопорится тормозом 16. Подтянутый коллектор протачивают с помощью суппорта 17.

После того, как определено, что сдвиг ламелей прекратился, что свидетельствует о достижении монолитности коллектора, дальнейшую формовку прекращают.

Технико-экономический эффект от использования заявленного решения заключается в сокращении срока динамической формовки до минимально необходимого и в исключении возможности попадания в дальнейшее производство некачественно отформованного коллектора.

Формула изобретения

Установка для динамической формовки коллекторов машин постоянного тока, содержащая нагревательную камеру с отъемной частью, приводной механизм, шпиндельный узел с оправкой для крепления коллектора, отличающаяся тем, что нагревательная камера снабжена датчиками приборов для контроля монолитности и температуры коллектора, а шпиндельный узел с оправкой снабжен датчиками контроля вибраций и балансировки коллектора и устройством для торможения.

РИСУНКИ

Рисунок 1