Введение
Через кольцо с заливным скольжением, компонент для передачи мощности и сигналов в вращающемся оборудовании, широко используется в таких приложениях, как выработка энергии ветра, промышленная техника и аэрокосмическая промышленность. Однако, когда кольцо скольжения подвергается высоким нагрузкам тока, высокоскоростным вращению или суровым средам, быстрое повышение температуры контактных компонентов часто приводит к разрушению оборудования. Согласно статистике, приблизительно 35% сбоев с скольжением в мире напрямую связаны с неправильным тепловым управлением (источник: IEEE транзакции по промышленной электронике, 2023). Эта статья глубоко углубляется в причины повышения температуры компонентов контакта с кольцом скольжения и предлагает возможные стратегии теплового управления для вашей ссылки.
Признаки чрезмерного повышения температуры в кольцах с залоями
До того, как термический сбег возникает в системе скольжения, можно обнаружить следующие явления:
• Наблюдение за температурой:Инфракрасная тепловая визуализация показывает, что температура в точках контакта превышает порог конструкции (обычно> 100 градусов).
• Контактные колебания сопротивления:Когда ток передается, если значение сопротивления скользящего кольца колеблется более чем на ± 10%, это указывает на то, что поверхность контакта окислена или изношена. Оксидная пленка (такая как CUO, Ag2O) образуется, что еще больше увеличивает сопротивление контакта.
• Ненормальный шум:В это время на поверхности скользящего кольца появятся отметки и металлические таяния. Изменение формы контактных компонентов приводит к нестабильному контакту, генерируя шум трения и увеличивая частоту ошибок бита в связи с передачей RS485.
Причины чрезмерного повышения температуры контактов с кольцом скольжения
1. чрезмерно высокая плотность тока:Согласно закону Джоула (q=i2rt), продукт сопротивления контакта (R) и квадрат текущего (i2) определяет потерю мощности. Когда плотность тока превышает предел подшипника материала (например, 50A/мм² для сплава серебряного сплава), тепло, генерируемое сопротивлением контакта, будет увеличиваться в геометрической прогрессии, вызывая локальные высокие температуры в точках контакта через кольцо сквозного скольжения.
2. Эффекты скорости трения и вращения:Во время скользящего контакта произведение коэффициента трения (μ), контактного давления (F) и линейной скорости (V) определяет энергопотребление трения (P=µFV). Когда скорость вращения превышает критическое значение (например, 10, 000 об / мин), тепло трения не может быть своевременно рассеивается. В настоящее время температура на границе раздела контакта с скользящим кольцом может превышать температуру плавления материала, что приводит к таянию компонентов контакта и деформации.
3. Ограничения свойств материала:В компонентах контакта с кольцом скольжения электрическая проводимость и теплопроводность не являются прямо пропорциональными. То есть материалы с высокой конфиденциальностью, такие как золото и серебро, имеют отличную теплопроводность, но они имеют низкую твердость и склонны к износу, что может привести к высоким температурам. В то время как углерод имеет немного низкую электрическую проводимость, он имеет более высокую твердость и более устойчива к износу. Кроме того, проводящие кольца кольца скольжения, как правило, изготовлены из медного сплава. Этот материал подвержен окислению выше 150 градусов, образуя слой с высокой устойчивостью и усиливая нагрев.
4. Факторы окружающей среды:В высокотемпературной эксплуатационной среде или ограниченном пространстве кольцо сквозного скольжения не может эффективно рассеивать тепло из-за высокой температуры в окружающем пространстве, что приводит к непрерывному накоплению тепла в его металлических компонентах.
Каковы эффективное тепловое управление?
Что касается теплового управления компонентами контакта с кольцом скольжения, мы обычно оптимизируем из следующих аспектов, чтобы сформировать более скоординированную систему рассеивания тепла.
Оптимизация материала
Выбор материала компонента контакта для кольца с заглушением через отверстие необходимо для удаления баланса между электрической проводимостью, износостойкостью и тепловой стабильностью. Мы можем уменьшить сопротивление контакта и повысить сопротивление окисления путем покрытия серебряного или золотого сплава на поверхности кисти на основе меди. В высокоскоростных приложениях композитные материалы серебряного графита являются более подходящим выбором из-за их механизма самосмыкания.
Механический дизайн
Чрезмерное давление между компонентами контакта с кольцом скольжения увеличит потребление энергии трения, в то время как слишком мало давления приведет к нестабильному контакту. Исходя из этого, мы корректируем структуру рассеяния тепловой диссипации через кольцо сквозного скольжения. Возможные меры включают встроение теплопроводящей силиконовой резины в держатель щетки и установление спиральных рассеивающих плавников в корпус кольца скольжения. Для применения сверхскоростной скорости, скользящее кольцо часто необходимо принять конструкцию взносового вала и ввести циркулирующую охлаждающую жидкость (раствор этиленгликоля).
Электрический край
Согласно стандарту IEC 60349, номинальный ток скользящего кольца должен быть снижен до 70%, в противном случае он вызовет повышение температуры. То есть фактический ток переноса кольца на 100А должен быть меньше или равен 70A. Так что мы должны делать? Ответы включают в себя использование многоканальной технологии шунтирования тока и систему компенсации динамического сопротивления. Вместе они корректируют текущее распределение между каждым каналом, чтобы уменьшить отклонение сопротивления.
Экологический контроль
Когда кольцо скольжения используется в пыльной, высокой влажности и высокотемпературной среде, оно не сможет рассеять тепло из-за трения, вызванного входом частиц пыли и отсутствием циркуляции воздуха. В настоящее время мы можем спроектировать высокосеальную структуру (двойную лабиринтную структуру) для кольца через сквозное скольжение и сотрудничать с герметичными кольцами, чтобы предотвратить пыль. В высокотемпературной среде мы достигаем более широкого контроля температурной диапазона, объединив керамическое покрытие с холодильным модулем.
Тематические исследования
Случай 1: аэрокосмическое кольцо скольжения
В наших предыдущих случаях сотрудничества кольцо солнечной панели спутника не могло рассеять тепло посредством конвекции в вакуумной среде. Температура в точках контакта взлетела до 150 градусов, что привело к прерыванию сигнала. Мы заменили его на золотопроводящее кольцо сплавного сплава на молибденах (температура плавления 2610 градусов) и встроили тепловую трубу для проведения тепла в радиационную пластину, наконец, восстановив ее нормальную фотоэлектрическую конверсию.
Корпус 2: Слипковое кольцо непрерывной листовой машины сталелитейного завода
Апромышленное скользящее кольцоНа сталелитейном заводе превышали ограничение температуры при передаче тока 600А. Местные горячие точки были получены из -за кожного эффекта скользящего кольца, что приводит к плавлению контактных компонентов и отключению оборудования. Мы приняли многослойную проводящую структуру (медная медь на внешнем слое и высокопрочную сталь на внутреннем слое) в сочетании с курткой с водяным охлаждением, что позволило скользящему кольцу постоянно работать и стабилизировать температуру ниже 85 градусов.
Часто задаваемые вопросы
Q: Как контролировать рабочую температуру кольца через скольжение через отверстие?
A: Мы можем использовать инфракрасный тепловообразование для обнаружения общего распределения температуры скользящего кольца на расстоянии и найти аномальные точки нагрева. Конечно, мы также можем встроить термопару в положение компонентов контакта с кольцом скольжения, чтобы измерить температуру и установить порог около 100 градусов. Как только кольцо скольжения превышает температуру, оно даст тревогу.
В: влияет ли смазка на повышение температуры?
A: Конечно. Соответствующая смазка может эффективно уменьшить трение кольца скольжения, такого как дисульфидная жира молибдена. Однако, если есть чрезмерная смазка, легко накапливать углерод внутри скользящего кольца, что вместо этого увеличивает сопротивление и повышает температуру.
В: Как часто лучше поддерживать кольцо скольжения?
A: Это зависит от рабочей среды и условий нагрузки. Вообще говоря, мы рекомендуем провести проверку в каждом 500 - 1000 часов. Во время проверки мы в основном проверяем степень износа контактных компонентов и существуют ли очевидные изменения в сопротивлении, чтобы определить, требуется ли техническое обслуживание.
Slip Rings - Standard, Scoent & Custom Solutions
Байтюнвсегда готов предоставить вам эффективное руководство и предложения по тепловому управлению. Мы также предлагаем ваминдивидуально с помощью кольца с отверстиями, который может работать стабильно в условиях труда 150 градусов до 260 градусов в продовольственном механизме и оборудовании для отопления. Мы гарантируем, что ваше скользящее кольцо всегда может работать с лучшей эффективностью системы.