精密導電滑環動態接觸電阻和絕緣電阻工作參數故障檢測分析
日期：2018-09-13
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屬于：滑環結構原理
摘要：在電滑環工作過程中，它的一些主要參數的故障會對其工作穩定性、可靠性及壽命造成很大的影響，本文結合實際提出了電滑環工作過程中的一些決定性的主要參數，并詳盡地闡述了其檢測方法，針對檢測過程中的一些不合格數據分析了產生的原因以及相應的處理措施。
引言
精密導電滑環組件是實現兩個相對旋轉機構問的信號、電流傳遞的精密輸電裝置，滑環組件主要由滑環體、電刷組件、組合支架、向心球軸承、軸承端蓋等零部件構成，滑環體采用多環道精密定位組環模組環，經真空壓力澆注環氧樹脂配方料，高溫固化成型后精密加工而成；滑環體表面鍍覆多層貴金屬。電刷組件電刷采用金基合金絲加工成型，經粘(組)合一整體，電刷呈“兀”型與相應環槽對稱雙接觸，借以電刷絲的彈性壓力與環槽滑動接觸來傳遞信號及電流。精密導電滑環組件性能穩定，使用可靠，具有精度高、環道多、噪聲低、電流大、結構緊湊、壽命長且安裝方便，適合各種環境等特點。產品廣泛用于海、陸、空、天領域的測試、自控、武器、慣導系統等設備以及其它場合。
參數檢測
對導電滑環進行參數檢測能更好地反映出電滑環的性能，及時發現并解決問題。檢測的參數包括外形尺寸、靜態接觸電阻、動態接觸電阻、絕緣電阻、抗電強度及摩擦力矩等，在此主要對動態接觸電阻和絕緣電阻進行檢測分析。如圖1所示為滑環的結構示意圖，環路是電滑環傳遞信號、電流的路數，該滑環有12路。圖1中環引線與電刷引線分別為導電滑環的兩端引線，它們的路數一一對應。環引線連接環槽，電刷引線連接電刷絲，.jpg)
圖1導電滑環結構示意圖，電刷絲呈“兀”型與相應環槽對稱雙接觸
動態接觸電阻的檢測動態接觸電阻是指滑環連續轉動時同一環路電刷線與環引線之間的電阻。圖2為其檢測示意圖。將被測滑環安裝于檢測轉臺上，通過電機帶動轉臺使滑環連續轉動。用ABM3245型微歐微伏表檢測環路動態接觸電阻值。被測滑環的環引線全部并聯焊接一處，電刷引線(被測環路引線除外)并聯焊接一處。其中被測環路的電刷引線為一檢測端，其余并聯的電刷引線為一端，用ABM3245型微歐微伏表的“mΩ輸入四芯電纜線”連接兩檢測端，則可檢定當前動態接觸電阻值。
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絕緣電阻檢測絕緣電阻是指在一定的電壓下各環路之間的絕緣電阻。可用500V或250V兆歐表檢測。圖3為絕緣電阻檢測示意圖，將被測12路滑環的電刷線隔離放置，環引線(被測環路引線除外)并聯焊接一處。其中被測環路的環引線為一檢測端，其余并聯的環引線為另一檢測端，用500V或250V兆歐表測得當前電阻值。
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圖3導電滑環絕緣電阻檢測示意圖
3.參數分析
動態接觸電阻的分析在檢測過程中，各環路動態接觸電阻是動態顯示的，取其最大值與最小值。為了確保環路導電傳輸的穩定性，各環路的接觸電阻變化量一般要求不超過10mΩ。12路導電滑環動態接觸電阻數據如表1所示。表1，12路導電滑環動態接觸電阻實測表
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從表1中了解到，1～4環、5～8環、9～12環接觸電阻值差別較大，2號環接觸電阻變化量為12mΩ，不符合要求。造成1～4環、5～8環、9～12環接觸電阻值差別較大主要取決于導線截面積和環一刷引線長度不同。我所生產的導電滑環都是點接觸式的，可從以下幾個方面來分析2號環接觸電阻變化量較大的原因：①電刷絲與環槽接觸不好，虛接觸，壓力不夠；②環槽表面有臟物；③環槽變形。電刷絲對環槽的壓力直接影響動態接觸電阻變化量的大小，壓力越大變化量越小，但是壓力過大會增加摩擦力矩，使接觸部分磨損很大，滑環使用壽命縮短。故此壓力的確定很重要，最好能使得刷絲很好壓在環槽上，同時又不影響滑環的轉動，實驗證明，此壓力在15～18g比較合適。
在滑環工作過程中，電刷與環槽相互磨損會產生沉積電介質，從而使得該環路接觸電阻變化量變大，可利用無水乙醇對其反復清洗消除沉積電介質。環槽變形有很多因素，主要原因是時效處理不夠，應力釋放不均勻，導致結構變形，從而使得接觸電阻變化量變大，其解決途徑是在時效過程中選擇更合適的溫度并延長時效處理時間。
絕緣電阻的分析
為防止環路之間的漏電，各環路間的絕緣電阻應不小于500MΩ。12路導電滑環動態絕緣電阻數據如表2所示。
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從表2中了解到，4，5環絕緣電阻偏低，7，8環之間短路，其余環合格。我司生產的滑環體是采用多環道精密定位組環模組環，經真空壓力澆注環氧樹脂配方料，高溫固化成型后精密加工而成。對7，8環之間短路分析可能存在的原因如下：①組環時有導電介質搭在它們之間；②其中某一環導線破皮，與另一環焊點碰在一起；③加工過程中兩環粘連在一起。造成4，5環絕緣電阻偏低的主要可能因素是在澆注過程中產生氣泡、裂紋、疏松等現象，這些氣泡、裂紋、疏松處在電鍍和使用過程中進入液體和潮氣，從而使絕緣電阻下降。
4結論
本文闡述了導電滑環參數檢測的重要性，并提出了檢測過程中的一些主要參數。具體介紹了動態接觸電阻以及絕緣電阻的檢測流程，并根據12路導電滑環的實測數據參照具體要求進行了分析，總結了不合格數據產生的原因以及相關的處理措施。
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