一种碳刷磨耗寿命测试设备和实验台的制作方法

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本实用新型涉及碳刷测试领域，尤其涉及一种碳刷磨耗寿命测试设备和实验台。


背景技术：

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接地装置作为机车车辆零部件之一，是轨道交通运输的关键部件，接地装置质量检验对保障铁路运输安全至关重要。
[0003]
现有技术中，接地装置根据jbt 8155-2001《电机用电刷运行性能试验方法》标准规定试验方法测试碳刷磨耗寿命。目前，现有接地装置碳刷磨耗试验台通常是使用传动轴对轴端接地装置和齿轮箱接地装置进行通电磨耗检测，检测时选用实际应用的接地装置及碳刷，按额定电流通电，按应用额定转速运转，设备运行一段时间(300h或500h)后，测出碳刷的磨耗长度，从而推算出碳刷磨耗使用公里寿命数，为接地碳刷牌号的选型提供有力的参考，为接地碳刷的维护里程提供依据。然而由于通电时的电流会经过传动轴，造成轴承发生大量电发热，不但会对实验数据产生影响，还会降低传动轴的使用寿命，影响实验结果。


技术实现要素：

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有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是避免电流通过传动轴时造成电发热。
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为实现上述目的，本实用新型提供了一种碳刷磨耗寿命测试设备，其特征在于，包括传动轴和轴端测试装置，所述传动轴通过驱动装置转动，所述轴端测试装置为至少一个并与所述传动轴的端部一一对应，所述轴端测试装置包括摩擦部件、第一接地装置、集电环和导电模块，所述摩擦部件与所述传动轴的端部连接，所述第一接地装置与所述摩擦部件相对设置，第一待测碳刷通过所述第一接地装置固定并与所述摩擦部件抵接；所述集电环套设在所述传动轴上并与所述摩擦部件连接，所述集电环与所述导电模块连接；所述导电模块和所述第一接地装置电连接，与电流发生器形成回路；
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还包括：绝缘套，所述绝缘套将所述集电环与所述传动轴隔离。
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进一步地，所述导电模块还用于固定第二待测碳刷，所述导电模块设置在所述传动轴的径向，所述第二待测碳刷通过所述导电模块与所述集电环抵接。
[0008]
进一步地，所述传动轴一端的轴端测试装置与所述传动轴另一端的轴端测试装置串联，所述传动轴一端的轴端测试装置的导电模块与所述传动轴另一端的轴端测试装置的导电模块通过导线连接。
[0009]
进一步地，所述绝缘套包括：绝缘垫片和绝缘轴套，所述绝缘轴套被套设在所述传动轴的端部，所述绝缘垫片被安装于所述集电环与所述传动轴的接触面上。
[0010]
进一步地，所述第一接地装置包括第一接地装置恒力簧，所述第一接地装置恒力簧将所述第一待测碳刷弹性地抵接于所述摩擦部件。
[0011]
进一步地，所述导电模块包括导电模块恒力簧，所述导电模块恒力簧将所述第二待测碳刷弹性地抵接于所述集电环。
[0012]
本实用新型还提供了一种碳刷磨耗寿命测试实验台，所述碳刷磨耗寿命测试实验台包括多个如前所述的碳刷磨耗寿命测试设备。
[0013]
进一步地，还包括电脑控制端，所述电脑控制端与驱动装置、电源连接。
[0014]
进一步地，还包括：给风装置，所述给风装置正对所述碳刷磨耗寿命测试实验台，所述给风装置与所述电脑控制端连接。
[0015]
本实用新型的技术效果在于：可在轴向和径向上同时检测多个牌号的碳刷的磨损程度，并且优化了电流走向，延长了传动轴的使用寿命。
[0016]
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
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通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
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图1为本实用新型一实施例的结构主视图及其剖视图；
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图2为本实用新型一实施例中集电环的结构剖视图；
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图3为本实用新型实验台的结构图；
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图4为本实用新型实验台的俯视图；
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图5为本实用新型实验台的组成示意图。
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附图标记说明：1-导电模块；100-第二待测碳刷；2-皮带轮；3-第一接地装置；4-传动轴；5-垫板；6-摩擦部件；7-轴承；8-轴承座；9-集电环；10-接地装置支架；91-钢环；92-绝缘垫片；93-绝缘轴套；10-接地装置支架；11-电脑控制端；12-护罩；13-给风系统；16-变频器电控系统；17-皮带；20-电流发生装置。
具体实施方式
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以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0025]
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
[0026]
如图1所示，本实用新型公开了一种碳刷磨耗寿命测试设备，包括传动轴4和轴端测试装置，传动轴4通过驱动装置转动，轴端测试装置为至少一个并与传动轴4的端部一一对应，轴端测试装置包括摩擦部件6、第一接地装置3、集电环9和导电模块1，摩擦部件6与传动轴4的端部连接，第一接地装置3与摩擦部件6相对设置，第一待测碳刷通过第一接地装置3固定并与摩擦部件6抵接。集电环9套设在传动轴4上并与摩擦部件6连接，集电环9与导电模块1连接。导电模块1和第一接地装置3电连接，与电流发生器20形成回路。还包括绝缘套，以将集电环9与传动轴4隔离。
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第一接地装置3可固定第一待测碳刷，在第一待测碳刷与摩擦部件6抵接后，开启传动轴4的驱动装置，令传动轴4按应用额定转速运转，带动固定于其一端的摩擦部件6一齐
转动。本实施例中，摩擦部件6使用摩擦盘，也可为其他对第一待测电刷产生轴向磨损的摩擦部件，在此不作限定。设备运行一段时间后，即可测出碳刷在进行轴端摩擦时的磨耗长度，从而推算出碳刷磨耗使用公里寿命数，为接地碳刷牌号的选型提供有力的参考。此外为了进一步模拟碳刷的工作环境，可使用电流发生器20对第一待测碳刷进行通电，此时电流由电流发生器20流出，经过第一接地装置3和固定于其上的第一待测碳刷，经过摩擦部件6至集电环9，再通过导电模块1回到电流发生器20，构成回路。集电环9套设在传动轴4上，与传动轴4通过过盈配合安装在传动轴4上，并用平键定位连接。因此集电环9也可随传动轴4的转动一齐转动。导电模块1可以为普通碳刷，以在集电环9高速旋转时进行电流传递。
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此外，本实施例中还包括轴承7和轴承架8，垫板5用于支撑轴承架8，传动轴4的中心部安装皮带轮2，皮带轮2通过皮带17与驱动装置连接，驱动装置开始转动后，皮带17带动皮带轮2，乃至传动轴4进行转动。接地装置支架10用于支第一接地装置3，与垫板5的高度相匹配，以令传动轴的轴心高度与第一接地装置3的轴心高度一致。
[0029]
由于在电流传递的过程中，电流可能会部分地流向传动轴4，造成电发热，影响实验结果，并缩短传动轴4的使用寿命，因此在集电环9和传动轴4之间加入了绝缘套以阻挡电流，使电流在流经集电环9时直接通过导电模块1回到电流发生装置20，延长传动轴4的使用寿命。
[0030]
进一步地，导电模块1还用于固定第二待测碳刷100，导电模块1设置在传动轴4的径向，第二待测碳刷100通过导电模块1与集电环9抵接。由于导电模块1也使用了碳刷，因此导电模块1中的碳刷也可用于测试碳刷在高速下的径向磨损，推算径向摩擦时电刷的使用公里数，此时集电环9也包括径向摩擦第二待测碳刷100的功能。换句话说，此时的导电模块1相当于齿轮箱接地装置。为了令集电环9与第二待测碳刷100产生摩擦，相对于常规集电环的光滑表面，集电环9表面应具有一定的粗糙度和一定的硬度。集电环9的表面粗糙度优选为0.75～1.6微米，布氏硬度为160～250hb，优选为205hb，通过热处理的方式调整集电环9的具体硬度。为了更好地模拟第二待测碳刷100在导电模块1，即齿轮箱接地装置在实际工况中的磨损情况。集电环9材料与导电模块1选用的材料相同，优选为钢-35。如此，在一次实验过程中，即可同时测试轴向磨损以及径向磨损对碳刷磨耗寿命的影响。
[0031]
进一步地，如图2所示，绝缘套包括：绝缘垫片92和绝缘轴套93，绝缘轴套93被套设在传动轴4的端部，以隔绝集电环9的钢环91与传动轴4接触的端面部分。绝缘垫片92被安装于集电环9与传动轴4的接触面上，以充分地阻隔流向传动轴4的电流。
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进一步地，传动轴4由于具有两端，因此传动轴4的两端可以各设置一轴端测试装置，以同时测试更多的待测电刷。同时第一接地装置3和导电模块1上也可同时安装多个待测电刷，也可进一步增加同时测试电刷的数量，加快测试效率。在传动轴4两端各设置轴端测试装置的情况下，电流发生装置可以为两个，以分别对传动轴4两端的轴端测试装置分别通电。也可将传动轴4两端的轴端测试装置串联，一端的轴端测试装置与传动轴4另一端的轴端测试装置串联，此时传动轴4一端的轴端测试装置流经导电模块1后，电流即通过连接导线流至传动轴4另一端的轴端测试装置的导电模块1，再正常流至传动轴4另一端的轴端测试装置的第一接地装置3，再回到电流发生器20。通过导线将两端的轴端测试装置串联后，电流即不会通过传动轴4传递，避免通电后造成传动轴4的电发热影响实验结果，并延长传动轴4的使用寿命。同样地，传动轴4也可为多根的情况，即同时有多个轴端测试装置的情
况下，也可通过导线将每个轴端测试装置串联，即将它们的导电模块1互相连接，同样也可改变电流的流向，保护传动轴4。
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进一步地，第一接地装置3包括第一接地装置恒力簧，第一接地装置恒力簧将第一待测碳刷弹性地抵接于摩擦部件6。
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进一步地，导电模块1包括导电模块恒力簧，导电模块恒力簧将第二待测碳刷100弹性地抵接于集电环9。
[0035]
在传动轴4进行转动时，第一接地装置3与摩擦部件6产生互相摩擦损耗，导电模块1与集电环9产生互相摩擦损耗。为了确保第一接地装置3和导电模块1上的待测碳刷充分地与摩擦部件6和集电环9抵接，在第一接地装置3和导电模块1上引入恒力簧，在待测电刷经摩擦发生损耗时，恒力簧即可通过弹性将待测电刷向集电环9或者摩擦部件6推动。
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本实用新型还公开了一种碳刷磨耗寿命测试实验台，如图3至图5所示，碳刷磨耗寿命测试实验台包括多个前述的碳刷磨耗寿命测试设备，传动轴4的排列方向不作限定，驱动装置可同时驱动多根传动轴4，也可引入多个驱动装置分别驱动多个传动轴4转动。
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进一步地，还包括：温度传感器，温度传感器被设置在轴端测试装置侧方，用于监测轴端测试装置在运行时由于摩擦产生的热量，并及时报警。
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进一步地，还包括电脑控制端11，电脑控制端11与驱动装置、电流发生器20和温度传感器连接。电脑控制端11包括plc控制系统及数控制显示屏部件，电脑控制端11与驱动装置、电流发生器20和温度传感器连接。通过数控显示屏，将检测到的实时数据，例如温度，速度等信息显示在显示屏上。控制面板上设置状态指示灯，对设备运行状态、异常报警进行一一对应的指示，并设有报警解除按钮。
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进一步地，还包括：给风装置13，给风装置13正对碳刷磨耗寿命测试实验台，给风装置13与电脑控制端11连接。根据温度传感器的实时反馈，可决定给封装置13的启动时长，令实验台保持在合适的温度下。
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进一步地，实验台还包括护罩12，以遮蔽外界灰尘，并且保护使用者远离高速运行中的传动轴4。
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进一步地，还包括变频器控制系统16，变频器可以改变供电频率，从而调节负载，起到降低功耗，减小损耗，延长设备使用寿命等作用。变频器控制驱动装置控制设备的转速大小,通过变频器控制，可以按各种不同的运行速度试验，获得理想的测试结果。
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以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。