九号娱乐注册,九号平台注册,九号注册

深圳市比尔德科技有限公司

高性能导电滑环技术赢领者旋转系统整体解决方案供应商

服务热线: 0755-23503855 18129863629
<a title="比尔德微信" target="_blank" href="javascript:void(0);"></a> 微信联系
比尔德-专注产品研发
如何设计高速滑环-以帽式滑环为例
发布日期: 2020-06-16

摘要:市面上的帽式滑环大多都不能达到高速运转的效果,亦或是能实现高速旋转但是使用寿命又不太理想,深圳市比尔德滑环生产厂家的工程师团队,就高速滑环设计生产进行了严谨的计划并实现了这一突破!这一突破不仅实现了帽式滑环的高速运转,也为滑环产品的研发与创新增加了可能性!

关键词:高速帽式滑环 滑环铜环 滑环电刷线 摩擦系数

一、设计目标

实现高速运转达10000rp, 即总寿命达到3×109R

二、设计分析

1. 现状:转速300rpm;寿命 1*108R 

2. 瓶颈:由于触点磨损, 转速可以达到但总寿命达不到

三、设计方案

主要从铜环和刷线两个方面进行改善,铜环整体采用银铜合金,工作面抛光成镜面,外径缩小至Ф3mm; 刷线减小刚性,采用Ф0.1 mm银铜刷线,并减小接触变形量。

1. 设计突破

减少磨损从降低线速度,减小摩擦力,提高制造精度三个方面着手改善。

1.1. 降低线速度

降低线速度即降低圆周速度,在转速固定的情况下减小直径。就目前标准BTC022-06帽式滑环的铜环直径为6mm,改进后铜环直径变为3mm, 同等转速下线速度变为1/2。所以,现状Ф6mm 300rpm, 圆周线速度为0.3912km/h。新方案Ф3mm 10000rpm圆周线速度为5.652km/h。

1.2. 减小摩擦力,降低磨损

由于滑/滚动接触问题的复杂性,在理论研究中,根据摩擦定律f=µNS, 式中, f为摩擦力,N为法向载荷,µ为常数摩擦系数,。减小摩擦力,降低磨损 摩擦力 ,就从滑/滚动摩擦系数µ和接触压力N两方面改善。重点改善铜环和刷线!

1.2.1. 降低滑动摩擦系数µ

随着有关摩擦知识的积累,人们很早就明白对于一定的材料,摩擦系数的大小取决于许多因素,如表面粗糙度、表面尺寸和形状,表面膜的状态,相对滑动速度等。

1. µ&ν

前苏联的И . В . Крагeлъский 在对种材料在滑动速度变化范围为0.000 4~25m/s和压力变化范围为0.08~170kPa时做了详尽的试验研究后,得到了结论: 摩擦系数随速度的增大而不断减小。 具体到滑环,现状Ф6mm 300rpm, 圆周线速度为0.3912km/h。高速滑环Ф3mm 10000rpm圆周线速度为5.652km/h。而转速提高后,速度增加,µ减小,查机械设计手册参照钢对钢的摩擦(ν1=0.3912接近启动速度, µ1=0.242, 10000rpm时,ν2=5.652km/h µ2=0.088)。µ2 = µ1*(11/30)

2. µ&Ra

(1)摩擦系数μ0时为完全光滑面,μ∞时为完全粗糙面,故摩擦系数的范围为0<μ<∞。

(2)静摩擦系数<动摩擦系数<滚动摩擦系数。

(3)摩擦系数与接触面粗糙度,材料种类有關。摩擦系数和表面粗糙度关系如下图示意

帽式滑环高速定制


滑环改进: 铜环工作面改为镜面,同时由铜电镀改为银铜材质,取消电镀过程的镜面腐蚀。目前镜面抛光机器处理后镜面Ra<0.01µm, 现状Ra≤0.8µm摩擦系数与Ra的平方根成正比,降为1/9。根据实际情况,考虑成型和组装时轻微划伤,保守估计可以达到1/5。综上两项µ2=µ1*(11/150)

1.3. 减小摩擦力,降低磨损总结

综合两项,铜环改为银铜合金,工作面抛光成镜面,刷线改为Ф0.10mm ,根据摩擦计算公式 f=µNS,µ2=µ1*(11/150),N2=N1/8,ƒ2= ƒ1 *(11/150)*(1/8), ƒ2 = ƒ1 *(11/1200)。

1.4. 设计方案总结

BTC022比尔德帽式滑环设计生产

2. 实际工作条件考量

2.1.温度影响

转速提升到10000rpm后,线速度升高,温度升高,磨损加快。基本上滑动与滚动动摩擦系数随温度影响高分子材料在1.0~1.5: 金属材料在1.0~1.1之间。安全起见,取1.1。

低磨损帽式电滑环

2.2. 提高精度

1. 工艺改进

提高精度,保证理论设计的现实性由于刷线变柔软,目前装配容易破坏刷线,同时软刷线无法象手工修正,故采用模具直接成型,保证精度达到0.02mm 

 2. 材质改善 

为尽量减少环境变化对零部件产生影响,外壳与帽套采用PC/ABS,尾套采用SUS304,同时轴承均采用密封式轴承,确保其使用寿命(目前多采用PA或ABS,前者吸湿性强后者不耐高温)。

3. 成本分析

各方面性能提升后, 材质与加工要求均提高,成本上升, 主要零件差异如下图,对比分析如附表

项目/比较 铜环 刷线
材质 最大外径 工作表面 材质 最大外径
BTC022 黄铜镀50u金 6 mm Ra≤0.8 铍铜镀 1-2u金 0.2 mm
高速滑环 银铜 3 mm 镜面Ra<0.01 银铜 0.1 mm
成本比较 增加 RMB/pcs, 增加 RMB/pcs,

合计一个滑环增加成本: RMB/Set

四、设 计 总 结

综合理论与实际,同样转速下磨损变为(1/106.67)*1.1=(1/96.97)。等同于转速可以达到300*96.97=29091rpm。同时考虑到滑环不同的工作环境的影响,取安全系数为2,则转速可以达到 14545.5rpm。满足10000rpm的要求,即总寿命达到3×109R,成本增加 ****RMB/set。 

深圳市比尔德科技滑环定制生产厂家,一直在突破滑环产品的设计生产技术,不仅有高速帽式滑环设计的突破,更有其他性能方面的设计突破,如防水、防烟雾、耐高温、防震抗震等,如需更多性能滑环定制,欢迎咨询比尔德工作人员18129863629!



咨询热线

0755-23503855
0755-23503855

24小时服务热线:
电话:18129863629

  • 深圳市比尔德科技有限公司 版权所有
  • 邮箱:sales@buildre.com
  • 地址:深圳宝安创业二路新一代信息产业园c座
  • 备案号: