Существует множество вариантов контактных колец, а современные компоненты имеют диаметр отверстий от полудюйма до нескольких футов, например, для аппаратов медицинской визуализации, предназначенных для обслуживания домашнего скота. Но возможности не ограничиваются только масштабом. Итак, как производители оборудования и инженеры-конструкторы выбирают между стандартными и индивидуальными опциями и какие еще есть варианты наиболее распространенные варианты электромеханических и волоконно-оптических контактных колец— Давайте исследуем.
Некоторые контактные кольца продаются в стандартной комплектации. Эти контактные кольца легко монтируются на станках — они оснащены жгутами для простого подключения, а также стандартными монтажными интерфейсами. Последний может быть выполнен в виде фланца, ротора с резьбой, закрепленного на валу или вставленного во внутреннее отверстие вала.
Стандартное оборудование может служить второстепенной цели — обеспечение центровки установки контактного кольца в пределах допусков для правильной работы. Требуемая центровка вала иногда определяется с точностью до некоторого значения биения; перпендикулярность торца контактного кольца к оси обычно поддерживается с еще более жесткими допусками.
Варианты схемы включают в себя различные стандартные контакты для удовлетворения различных диапазонов силы тока и напряжения — переменного или постоянного.
Например, производитель Deublin (известный тем, что поставляет в промышленность специальные изделия) в настоящее время начинает предлагать больше готовых контактных колец в стандартных линейках продукции. Это интересное отклонение от общей тенденции к кастомизации промышленных компонентов.
Где могут работать стандартные контактные кольца? Что ж, инженер может знать, что ему нужно десять каналов или десять отдельных цепей на контактном кольце, и готовое изделие справится с этой работой. Конечно, существуют и другие конструктивные соображения, и инженер, который выбирает стандартное контактное кольцо, в конечном итоге может получить контактное кольцо немного большего размера, чем нужно, но, в конечном счете, преимущества готового варианта, возможно, стоят того, чтобы его доработать.
В других случаях инженеры не всегда заранее знают количество необходимых выделенных каналов или соединений Ethernet, например.
Примечание: Один из факторов, связанных с Ethernet, который часто приводит инженеров в замешательство, заключается в том, что один базовый кабель имеет четыре 100-мегабитных канала Ethernet, содержащих только четыре отдельных провода. Но внешняя сторона этого кабеля имеет металлическую оплетку для экранирования. 
Эта металлическая оплетка считается дополнительной схемой. Поэтому производители контактных колец считают, что для стандартной линии Ethernet требуется минимум пять цепей или трасс, хотя многие инженеры-проектировщики считают, что их всего четыре.
В конечном счете, подобные проблемы подчеркивают важность изучения рынка и взаимодействия между производителями и инженерами-проектировщиками о том, как использовать контактные кольца в конструкциях.
Это также иллюстрирует необходимость как в готовых, так и в изготовленных на заказ контактных кольцах для инженеров-проектировщиков с жесткими циклами проектирования и тех, кому требуется более активное участие в разработке очень специфических конструкций.
Изготовленные на заказ контактные кольца
Во многих случаях попытка подогнать стандартное контактное кольцо под конструкцию может быть сложной или даже невозможной. Отчасти это связано с тем, что при проектировании контактных колец необходимо учитывать множество факторов, гораздо больше, чем изначально предполагает большинство инженеров. Специально разработанные контактные кольца изготавливаются в соответствии со спецификациями инженеров—конструкторов — это просто каламбур.
Некоторые специальные конструкции, в которые входят контактные кольца, имеют различный формат, например, некоторые контактные кольца в конечном итоге выпускаются в необычных корпусах, например, с квадратными направляющими. Компания Deublin поставила одно такое контактное кольцо с внутренним диаметром около 13 дюймов, а боковые стороны внешней коробки были около 24 дюймов. каждая из них отличается от конструкции контактных колец, которую большинство инженеров ассоциируют с ними. Это действительно индивидуальные подсистемы, разработанные для плотного прилегания к машине.
На самом деле, специальные контактные кольца могут включать в себя комбинации типов соединений и трассировок; энкодеры и другие устройства обратной связи; нагреватели, если это необходимо; защиту от электромагнитной совместимости и подкомпоненты, рассчитанные на высокие температуры, если это необходимо; и обработку смешанных сигналов. Некоторые производители могут доставить специальные контактные кольца в течение нескольких недель.
Примечание: Контактные кольца, полностью интегрированные в поворотные соединения, позволяют еще больше упростить установку и свести к минимуму техническое обслуживание. Отчасти это объясняется тем, что соединители для электрических и жидкостных шлангов и кабелей могут быть сконструированы таким образом, чтобы их можно было соединять и отсоединять вместе — с помощью оборудования для быстрого подключения.
Не стоит сбрасывать со счетов, насколько сложными могут быть эти компоненты. Посетите выставку Design World connectortips.com подробнее о том, как выглядят расширенные соединители, читайте на сайте.
Теперь давайте рассмотрим три менее распространенных варианта конструкции контактных колец, которые предоставляют еще больше возможностей инженерам-конструкторам, желающим соединить вращающиеся и неподвижные сегменты машиностроительного производства.
Некоторые из них, не столь широко распространенные, как электромеханические и волоконно-оптические контактные кольца, но, безусловно, коммерчески востребованные, используют индуктивную связь для передачи. Преимущества включают длительный срок службы, работу без трения и образования дуги, что полезно при работе с легковоспламеняющимися материалами.
Как они работают? Индуктивные узлы действуют как трансформаторы, но с относительным перемещением между катушками, которые в данном контексте называются первичной и вторичной обмотками. Сердечники (обычно из слоистой кремнистой стали) соединяют катушки. (Кстати, материал сердечника выбирается таким образом, чтобы свести к минимуму выделение тепла от вихревых токов.) Передача электроэнергии осуществляется постоянно, независимо от частоты вращения или положения неподвижной и вращающейся катушек. Некоторые версии повышают эффективность передачи энергии благодаря самосогласующимся функциям, которые полезны при колебаниях нагрузок или настроек.
Одно предостережение: большинство индуктивных конструкций больше подходят для передачи мощности или низкочастотных сигналов (в случае передачи данных), чем для передачи высокочастотных сигналов.
Где используются контактные кольца на основе индуктивной муфты? Они используются в ветроэнергетике. Подробнее об этом читайте на родственном сайте Design World windpowerengineering.com, где обсуждаются варианты, характерные для турбин. Контактные кольца на основе индуктивной муфты также полезны при производстве упаковки, где оси вращаются на высоких оборотах.
Обратите внимание, что существуют также беспроводные контактные кольца, которые работают за счет определения емкости. В отличие от индуктивных изменений, использующих магнитные поля от проводящих сегментов, емкостные изменения используют электрические поля.
Еще одним типом контактных колец является контактное кольцо, смоченное ртутью. В данном случае вращающиеся соединения выполнены из жидкого металла. Ртуть является токсичным тяжелым металлом, поэтому подходит не везде, особенно при производстве продуктов питания и напитков. Но этот материал обеспечивает длительный срок службы контактных колец как для передачи данных, так и для передачи энергии, а также обеспечивает низкий уровень шума при работе.
Сопротивление на контактах составляет менее одного Мом. Сравните это с традиционными установками со щетками и кольцами, которые в 10-20 раз больше. Срок службы контактных колец, смоченных ртутью, также увеличивается — до миллиарда оборотов по сравнению с десятками миллионов при использовании щеток и колец.
Вам также может понравиться:
Свежие комментарии