Co to jest pierścień ślizgowy?
Pierścień ślizgowy to urządzenie elektromechaniczne, które w połączeniu ze szczotkami umożliwia przenoszenie mocy i sygnałów elektrycznych z konstrukcji stacjonarnej na obracającą się. Nazywany również obrotowym złączem elektrycznym, kolektorem lub krętlikiem elektrycznym, pierścień ślizgowy może być stosowany w dowolnym systemie elektromechanicznym, który wymaga swobodnego, przerywanego lub ciągłego obrotu podczas przesyłania sygnałów i/lub danych analogowych, cyfrowych lub RF. Może poprawić wydajność mechaniczną, uprościć obsługę systemu i wyeliminować podatne na uszkodzenia przewody zwisające z ruchomych połączeń.
Chociaż głównym celem pierścienia ślizgowego jest przesyłanie mocy i sygnałów elektrycznych, wymiary fizyczne, środowisko pracy, prędkości obrotowe i ograniczenia ekonomiczne często wpływają na rodzaj opakowania, które należy zastosować.
Wymagania klienta i cele dotyczące kosztów są kluczowymi elementami w podejmowaniu decyzji, które prowadzą do opracowania udanego projektu pierścienia ślizgowego. Cztery kluczowe elementy to:
■ specyfikacje elektryczne
■ pakowanie mechaniczne
■ środowisko operacyjne
■ koszt
Parametry elektryczne
Pierścienie ślizgowe służą do przesyłania mocy, sygnałów analogowych, RF i danych przez jednostkę obrotową. Liczba obwodów, rodzaje sygnałów i wymagania dotyczące odporności systemu na zakłócenia elektryczne odgrywają ważną rolę w określaniu fizycznych ograniczeń projektowych nałożonych na projekt pierścienia ślizgowego. Na przykład obwody o dużej mocy wymagają większych ścieżek przewodzących i większych odstępów między ścieżkami, aby zwiększyć wytrzymałość dielektryczną. Obwody analogowe i danych, choć fizycznie węższe niż obwody zasilania, również wymagają staranności w ich projektowaniu, aby zminimalizować skutki przesłuchów lub zakłóceń między ścieżkami sygnału. W przypadku zastosowań z małą prędkością i niskim prądem można zastosować system styków szczotka/pierścień typu złoty na złocie. Ta kombinacja tworzy najmniejsze konfiguracje opakowań, jak pokazano na pierścieniach ślizgowych kapsułek AOOD compact. Dla wyższych prędkości i potrzeb prądowych stosuje się kompozytowe szczotki ze srebra grafitowego i srebrne pierścienie. Zespoły te zwykle wymagają większych rozmiarów opakowań i są pokazane pod przelotowymi pierścieniami ślizgowymi. Stosując każdą z tych metod, większość obwodów z pierścieniami ślizgowymi wykazuje zmiany dynamicznej rezystancji styku o około 10 miliomów.
Opakowania mechaniczne
Rozważania dotyczące pakowania przy projektowaniu pierścienia ślizgowego często nie są tak proste, jak wymagania elektryczne. Wiele konstrukcji pierścieni ślizgowych wymaga, aby okablowanie i wał instalacyjny lub media przechodziły przez pierścień ślizgowy. Te wymagania często dyktują wymiary średnicy wewnętrznej urządzenia. AOOD oferuje różnorodne zespoły pierścieni ślizgowych przelotowych. Inne konstrukcje wymagają, aby pierścień ślizgowy był bardzo mały z punktu widzenia średnicy lub z punktu widzenia wysokości. W innych przypadkach przestrzeń dostępna dla pierścienia ślizgowego jest ograniczona, co wymaga zapewnienia oddzielnych elementów pierścienia ślizgowego lub zintegrowania pierścienia ślizgowego z silnikiem, czujnikiem położenia, światłowodowym złączem obrotowym lub złączem obrotowym RF w zintegrowanym pakiecie . W oparciu o zaawansowane technologie pierścieni ślizgowych, AOOD umożliwia spełnienie wszystkich tych złożonych wymagań w jednym kompletnym, kompaktowym systemie pierścieni ślizgowych.
Środowisko działania
Środowisko, w którym musi działać pierścień ślizgowy, ma na wiele sposobów wpływ na konstrukcję pierścienia ślizgowego. Prędkość obrotowa, temperatura, ciśnienie, wilgotność, wstrząsy i wibracje oraz narażenie na materiały korozyjne mają wpływ na dobór łożyska, dobór materiału zewnętrznego, mocowania kołnierzy, a nawet wybór okablowania. Jako standardową praktykę, AOOD wykorzystuje lekką aluminiową obudowę dla swojego pakowanego pierścienia ślizgowego. Obudowa ze stali nierdzewnej jest cięższa, ale jest niezbędna w środowisku morskim, podwodnym, korozyjnym i innym trudnym środowisku.
Jak określić pierścień ślizgowy
Pierścienie ślizgowe są zawsze częścią większego mechanizmu, który wymaga przepuszczania określonej mocy elektrycznej i obwodów sygnałowych przez obracającą się powierzchnię. Mechanizm, którego częścią jest pierścień ślizgowy, działa w środowisku takim jak samolot lub system anten radarowych. Dlatego, aby stworzyć projekt pierścienia ślizgowego, który odniesie sukces w jego zastosowaniu, muszą być spełnione trzy kryteria:
1. Wymiary fizyczne, w tym układ mocowania i cechy odwracające
2. Opis wymaganych obwodów, w tym maksymalny prąd i napięcie
3. Środowisko pracy, w tym temperatura, wilgotność, wymagania dotyczące mgły solnej, wstrząsy, wibracje
Bardziej szczegółowe wymagania dotyczące pierścieni ślizgowych obejmują:
■ Maksymalna rezystancja między wirnikiem a stojanem
■ Izolacja między obwodami
■ Izolacja od źródeł EMI poza obudową pierścienia ślizgowego
■ Moment rozruchowy i roboczy
■ Waga
■ Opisy obwodów danych
Wspólne dodatkowe funkcje, które można włączyć do zespołu pierścienia ślizgowego, obejmują:
■ Złącza
■ Rozpoznawanie
■ Koder
■ Płynne złącza obrotowe
■ Koncentryczne złącza obrotowe
■ Obrotowe złącza światłowodowe
AOOD pomoże Ci określić potrzeby dotyczące pierścieni ślizgowych i wybrać optymalny model dla Twoich wymagań projektowych.