滑环安全地通过旋转接口发送电力和数据

在连续旋转的结构和固定设备之间传输电力和/或信息需要什么?滑环是你最有可能的解决方案。

这些机电设备——也被称为旋转接头和旋转电气接口——分为两种基本类型。独立的或胶囊滑环组件由转子、定子、整体滚珠轴承和固定在旋转环上的刷组成。单独的滑环提供环结构(转子)和电刷块(定子)，电刷作为单独的组件，用户可以将其合并到他们的系统中。

在现有的特定滑环设计中，出现了两种进一步的配置。更常见的是鼓(或轴向)布局实际上是沿着轴向中心线排列的一系列相邻环。它适用于线性安装空间限制较少的应用。在一个煎饼(径向)布局环形成同心图案。这适用于具有比轴向长度更大的直径空间的应用。在任何一种情况下，必须在机器或系统上为滑环单元分配足够的空间。

单位的物理大小差别很大。用户可以选择直径大到几英尺的滑环，也可以选择直径小于0.1英寸的转子。直径。

信号速率，电学因素

传递信号比发射电力要复杂得多。大多数标准滑环处理高达50 MHz频率的数字信号。这使得它们与今天的各种数据总线网络兼容，这些网络工作在500 kbit/秒到10 Mbit/秒的范围内。特殊的滑环可以处理更高的数据速率，例如:100mbit /sec(用于以太网100Base T)和400mbit /sec(用于火线)。

电滑环的一种变体，被称为光纤旋转接头，可用于处理光信号传输。轴上机组法兰安装在其旋转中心线上的机器，而更复杂离轴关节提供了一个通孔设计(类似于照片)。大多数光学单元提供单模或多模光纤链路的选择。

电流大小决定了环、电刷和引线的尺寸(或横截面);额定电压设置相邻环和电刷之间的距离。组件的总体尺寸取决于所需电路(或单个传导路径)的数量及其电流额定值。在一个滑环组件中，多达72个信号电路和24个功率电路并不罕见。一些制造商提供具有数百个触点或连接的滑环，以满足极端数据传输要求。

中心通孔通常是设计的一部分，允许辅助线路、气动和液压管线、波导或其他连接通过。滑环的电气连接可以是1)转子和定子的整体或2)“飞线”的品种。这些引线可以有轴向出口(见图)或径向出口从转子或定子，或结合两者。

有多快?什么环境?

对滑环的速度要求差别很大。每分钟只需几转即可满足许多应用，而对于涡轮机械测试台等情况，20,000 rpm或更高的转速并不罕见。转速在100-200 rpm范围内被认为是常规的。表面速度-环直径和转速的组合-是材料选择和电刷寿命的关键设计标准。滑环的典型工作寿命以百万转为单位。滑环设计还必须限制电气噪声，特别是在从旋转机械向数据监测设备传输仪表信号的应用中。

恶劣的操作环境要求人们更加注重细节。接触液体、灰尘或污染物需要使用密封件。在较高工作温度下使用的标准刷子需要在接触表面使用适当的润滑剂。然而，无需润滑的高级刷接触可用于洁净室，真空或特殊工业应用。

滑环到机器的安装也需要小心。必须结合弯曲能力，以防止滑环轴承由于错位而过载。这通常意味着硬安装只有一侧的组装和软安装的另一边。

作者信息

Frank J. Bartos，执行编辑fbartos@cahners.com

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?您应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得您和您的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。