Slydimo žiedas veikia palaikydamas elektrinį ryšį tarp stacionarios dalies ir besisukančios dalies. Jis naudoja laidžius žiedus, suporuotus su šepečiais - arba kitomis kontaktinėmis technologijomis -, kad perduotų energiją, signalus ar duomenis, kai viena sistemos pusė nuolat sukasi. Be slydimo žiedo bet koks kabelis, jungiantis besisukančią agregatą su fiksuotu rėmu, susisuktų, susipainiotų ir galiausiai nutrūktų.
Šiame vadove išsamiai paaiškinamas slydimo žiedo veikimo principas, aprašomi vidiniai komponentai, dėl kurių jis veikia, ir paaiškinama, kaip pasirinkti tinkamą slydimo žiedą, atitinkantį įvairius elektros ir mechaninius reikalavimus.
Kas yra slydimo žiedas?
Slydimo žiedas yra elektromechaninis įtaisas, kuris perduoda elektrą arba signalus tarp fiksuotos konstrukcijos ir besisukančios konstrukcijos. Jis taip pat žinomas kaip ansukamoji elektros jungtis, kolektoriaus žiedas arba elektrinis pasukimas.
Problema, kurią jis išsprendžia, paprasta: kai mašina nuolat sukasi, standartiniai laidai negali sekti. Kabelis gali pasisukti tik ribotą skaičių posūkių, kol jis neapriboja judėjimo arba sugenda mechaniškai. Slydimo žiedas sukuria besisukančią elektrinę sąsają, kuri pašalina šį apribojimą, leisdama srovei arba signalams neribotą laiką kirsti tarp stacionarios ir besisukančios pusės.
Slydimo žiedai pateikiami įvairiose įrangose - nuovėjo turbinosirkranaipakavimo mašinoms, radaro antenoms ir robotizuotoms jungtims. Bet kuri sistema, kuriai reikalingas elektros tęstinumas per besisukančią ašį, yra kandidatas į slydimo žiedą.
Slydimo žiedo veikimo principas: kaip veikia žiedo ir šepečio kontaktas
Pagrindinis tradicinio slydimo žiedo veikimo principas yra kontaktinis{0}}elektros perdavimas. Viena mazgo dalis jungiasi prie stacionaraus rėmo; kitas jungiasi prie besisukančio veleno arba konstrukcijos. Viduje laidūsšepečiai prispaudžia prie laidžių žiedų. Kai žiedas sukasi, šepetys liečiasi su jo paviršiumi ir palaiko nuolatinę elektros grandinę.
Svarbu tai, kad šepetys kontroliuojamą spaudimą prie žiedo. Per mažas slėgis sukelia nutrūkstamą kontaktą ir signalo nutrūkimą. Per didelis slėgis pagreitina nusidėvėjimą ir padidina trinties sukimo momentą. Kontaktinė jėga sukurta taip, kad subalansuotų elektrinį patikimumą ir mechaninį ilgaamžiškumą - kompromisas-, kuris turi įtakos ir tarnavimo laikui, ir signalo kokybei.
Žingsnis-po-žingsnis: kas nutinka sukimosi metu
Štai įvykių seka veikiančiame slydimo žiede:
- Maitinimas arba signalas patenka į stacionarią pusę.Švino laidas perneša srovę arba duomenis iš fiksuotos sistemos dalies į slydimo žiedo korpusą.
- Šepetys liečiasi su laidžiu žiedu.Šepetys prisispaudžia prie žiedo paviršiaus spyruokliniu-arba gravitacijos-pagalbiniu mechanizmu, išlaikant elektros tęstinumą.
- Žiedas sukasi, kol palaikomas kontaktas.Kai velenas sukasi, žiedas juda po šepečiu. Kadangi žiedas yra ištisinis apskritas laidininkas, grandinė nenutrūksta jokioje sukimosi padėtyje.
- Srovė arba duomenys praeina per šepečio{0}}žiedo sąsają.Elektrinis kelias eina per kontaktinį tašką tarp šepečio ir žiedo. Šios sąsajos kontaktinė varža lemia, kaip švariai signalas perduodamas - faktorius, kuris daug svarbesnis duomenų grandinėms, o ne bazinei galiai.
- Išėjimo laidas perduoda signalą į besisukančią pusę.Elektros kelias tęsiasi nuo žiedo iki besisukančio komponento -, nesvarbu, ar tai variklis, jutiklis, šildytuvas, kamera, koduotuvas ar valdymo įrenginys.
Jei sistemai reikia kelių nepriklausomų grandinių, slydimo žiedas sukrauna kelis žiedus išilgai veleno, kiekvienas atskirtas izoliacine medžiaga. Aper{0}}slydimo žiedąsu 12 grandinių, pavyzdžiui, turi 12 izoliuotų žiedų ir 12 atitinkamų šepečių.
Kodėl laidai genda be slydimo žiedo?
Apsvarstykite besisukančios kameros platformą, kuri turi nuolat suktis 360 laipsnių kampu, kol perduodamas vaizdas ir energija. Tiesioginis kabelio ryšys kauptų posūkius kiekvieną kartą. Po kelių šimtų apsisukimų sutrūkinėja kabelio gaubtas, pavargsta vidiniai laidininkai, nutrūksta jungtis. Slydimo žiedas pakeičia šį pažeidžiamą kabelio eigą sukančia elektrine jungtimi, kuri palaiko neribotą sukimąsi bet kuria kryptimi.
Pagrindiniai slydimo žiedo komponentai
Slydimo žiedo mazgas išoriškai gali atrodyti paprastas, tačiau kelios dalys veikia kartu, kad išlaikytų stabilų sukimąsi ir elektrinį veikimą.
| Komponentas | Funkcija | Kodėl tai svarbu |
|---|---|---|
| Laidieji žiedai | Numatykite žiedinius elektros kelius - po vieną žiedą grandinėje | Žiedo medžiaga ir paviršiaus apdaila tiesiogiai veikia kontaktinį atsparumą, nusidėvėjimo greitį ir signalo kokybę |
| Šepečiai / Kontaktai | Palaikykite slankųjį elektrinį kontaktą su žiedais | Pasirinkus šepečio medžiagą, nustatomas triukšmas, trintis, srovės talpa ir priežiūros intervalas |
| Izoliacija | Atskiria gretimus žiedus, kad būtų išvengta skersinio pokalbio ir trumpojo jungimo | Labai svarbus kelių{0}}grandinių rinkiniams, tiekiantiems mišrią galią ir signalą |
| Velenas / Rotorius | Palaiko besisukančio žiedo mazgą | Veleno skersmuo ir angos dydis lemia mechaninį suderinamumą su pagrindine mašina |
| Būstas | Apsaugo vidines dalis nuo dulkių, drėgmės ir smūgių | Būsto projektavimas irIP reitingasnustatyti tinkamumą atšiaurioms aplinkoms |
| Švino laidai / jungtys | Prijunkite slydimo žiedą prie išorinės elektros sistemos | Laido matuoklis, ekranavimas ir jungties tipas turi atitikti programos elektros reikalavimus |
Laidieji žiedai
Kiekvienas laidus žiedas suteikia vieną elektros kelią. Žiedai gaminami iš metalų, parinktų pagal laidumą ir atsparumą dilimui - dažniausiai pasirenkami vario lydiniai, monetų sidabras ir paauksuoti -paviršiai. Kelių-grandinių konstrukcijoms žiedai sukrauti išilgai veleno su izoliacinėmis kliūtimis tarp jų, todėl kiekviena grandinė lieka elektra izoliuota.
Žiedo paviršius turi būti pakankamai lygus, kad būtų sumažintas kontaktinio pasipriešinimo pokytis, kuris tiesiogiai veikia signalo stabilumą. Programose, perduodančiose Ethernet arba kodavimo duomenis, net nedideli kontaktinio pasipriešinimo svyravimai gali sukelti paketų praradimą arba skaitymo klaidas.
Šepečiai ir kontaktinės medžiagos
Šepečiai yra dalys, kurios fiziškai važiuoja ant žiedų. Šepečio medžiagos pasirinkimas labai priklauso nuo to, ką reikia nešioti slydimo žiedui:
- Tauriųjų metalų lydiniai(auksas, sidabras, paladis) - naudojamas signalų ir duomenų grandinėse, kur būtina maža kontaktinė varža ir minimalus elektrinis triukšmas. Tai yra dažnikapsuliniai slydimo žiedaiskirtas prietaisams ir valdymo signalams.
- Grafitas iranglies šepetėliskompozitai- tinka didelės-srovės galios perdavimui, kai savaiminio-tepimo savybės ir ilgaamžiškumas yra svarbesni nei mažas triukšmas. Tai būdingianglies šepetėlio slydimo žiedainaudojami dideliuose pramonės įrenginiuose.
- Metalo pluošto šepečiai- siūlo vidutinį triukšmą ir gerą srovės valdymą, dažnai naudojamas vidutinės- pramonės srityse.
Duomenų grandinėms pigiausias bendrosios paskirties{0}}šepetys dažnai yra netinkamas pasirinkimas. Slydimo žiedas nešantisEthernet signalaireikia kontaktinių medžiagų, kurios išlaikytų atsparumą stabilią, o elektrinis triukšmas pakankamai žemas, kad būtų išlaikytas reikiamas dažnių juostos plotis.
Ką gali perkelti slydimo žiedas?
Slydimo žiedai neapsiriboja paprastu energijos tiekimu. Priklausomai nuo konstrukcijos, viename komplekte gali būti:
- AC arba DC elektros energija
- Valdymo ir jutiklių signalai
- Encoder atsiliepimai
- Ethernet, PROFINET ar kiti pramoninio tinklo duomenys
- HD{0}}SDI arba analoginis vaizdo įrašas
- USB arba nuoseklusis ryšys
- Žemos{0}}įtampos prietaisų signalai
Kai kuriepagal užsakymą pagaminti slydimo žiedaisujungti galią, valdymą, duomenis ir net pneumatinius ar hidraulinius kanalus viename agregate. Tačiau ne kiekvienas slydimo žiedas gali valdyti visų tipų signalus. Įrenginys, skirtas 30A maitinimo grandinėms, turi kitokią vidinę geometriją, ekranavimą ir kontaktines medžiagas nei tas, kuris sukurtas Gigabit Ethernet. Dėl šios priežasties inžinieriai turėtų apibrėžti srovę, įtampą, signalo protokolą, duomenų perdavimo spartą, grandinių skaičių ir veikimo aplinką prieš pasirinkdami slydimo žiedą -, o ne po to.
Įprasti slydimo žiedų pritaikymai pramonėje
Vėjo turbinos
Vėjo turbinos slydimo žiedaiperduoti galią ir signalus tarp besisukančio projektoriaus ir nejudančio bokšto. Paprastai jie palaiko ašmenų žingsnio valdymo variklius, temperatūros jutiklius, vibracijos monitorius,-ledo šildytuvus ir būklės stebėjimo sistemas. Kadangi šie slydimo žiedai veikia atviroje, didelio-aukščio aplinkoje su dideliais temperatūros svyravimais, atsparumas korozijai ir ilgi priežiūros intervalai yra svarbūs pasirinkimo veiksniai.
Pakavimo ir maisto perdirbimo mašinos
Rotarypakavimo mašinosnaudokite slydimo žiedus, kad prijungtumėte jutiklius, pavaras ir tikrinimo kameras ant besisukančio bokštelio prie pagrindinės valdymo sistemos. Maisto perdirbimo aplinkoje slydimo žiedai gali atitikti higienos standartus -, įskaitant sandarius korpusus ir atsparumą plovimo procedūroms.
Kranai, ekskavatoriai ir sunkioji technika
Besisukančios krano strėlės irekskavatoriaus bokšteliaireikalauti, kad slydimo žiedai didelės{0}}srovės galios ir valdymo signalus praleistų per pasukamąjį guolį. Šioms programoms reikalingi tvirti korpusai, didelis atsparumas vibracijai ir patikimas veikimas esant didelėms elektros apkrovoms.
Kabelių ritės
Kabelio ritės slydimo žiedaileiskite būgnui susisukti ir išsivynioti, išlaikant nuolatinį elektros ryšį su maitinimo šaltiniu. Be slydimo žiedo, kabelio ritė galėjo apsisukti tik tam tikrą skaičių apsisukimų, kol vidinis laidas suvyniotas.
Robotika ir automatizuotos testavimo sistemos
Robotinės jungtys, kurioms reikia neriboto sukimosi -, pvz., pramoninių ginklų riešo ašys arba besisukančios platformos automatinėje bandymo įrangoje -, priklauso nuo kompaktiškų slydimo žiedų. Šios programos dažnai derina maitinimo grandines suUSB, eterneto arba kodavimo signalus nedideliu formatu.
Medicinos vaizdo gavimo įranga
Kompiuterinės tomografijos skaitytuvai yra vienas iš reikliausių slydimo žiedų programų. Rentgeno portalas dideliu greičiu sukasi aplink pacientą, todėl reikia, kad slydimo žiedas perduotų tiek didelę galią, tiekdidelės spartos{0}}duomenimsvienu metu. Kontaktinio pasipriešinimo stabilumas ir mažas triukšmas yra labai svarbūs, nes bet koks signalo pablogėjimas gali turėti įtakos vaizdo kokybei.
Slydimo žiedas prieš komutatorių
Slydimo žiedas ir akomutatoriusabu yra susiję su besisukančiais elektriniais kontaktais, tačiau jie naudojami skirtingiems tikslams. Slydimo žiedas užtikrina nuolatinį, nenutrūkstamą elektros kelią - srovė teka ta pačia kryptimi, nepaisant sukimosi padėties. Komutatorius, priešingai, yra segmentuotas. Kai velenas sukasi, komutatorius tam tikrais intervalais perjungia srovės kryptį, todėl tam tikri nuolatinės srovės varikliai ir generatoriai viduje konvertuoja tarp kintamosios srovės ir nuolatinės srovės.
Skirtumas yra svarbus praktikoje: jei jums reikia perduoti pastovų signalą arba nuolatinę galią per besisukančią jungtį, jums reikia slydimo žiedo. Komutatorius yra srovės-perjungimo įtaisas, naudojamas tam tikrose variklių ir generatorių konstrukcijose.
Slydimo žiedas prieš Rotary sąjungą
Slydimo žiedas perduoda elektros energiją arba signalus. Asukamoji jungtis (taip pat vadinama pneumatine arba hidrauline rotacine jungtimi)per besisukančią sąsają perduoda skysčius arba dujas - hidraulinę alyvą, suslėgtą orą, aušinimo skystį arba vandenį -.
Daugeliui mašinų reikia abiejų. Pavyzdžiui, sukamam indeksavimo stalui gali prireikti pneumatinių pavarų sukamosios jungties ir jutiklio signalų bei galios slydimo žiedo. Kai kurie gamintojai siūlohibridiniai mazgaikurie sujungia elektros ir skysčių kanalus viename vienete.
Kaip pasirinkti tinkamą slydimo žiedą: pirkėjo kontrolinis sąrašas?
Slydimo žiedo pasirinkimas yra ne tik patvirtinimas, kad jis gali suktis. Įrenginys turi atitikti elektrinius, mechaninius, aplinkos ir ryšio reikalavimus, taikomus konkrečiai programai. Prieš susisiekdami su tiekėju, paruoškite šias specifikacijas.
Elektros reikalavimai
- Grandinių skaičius (maitinimas, signalas, duomenys - skaičiuojami atskirai)
- Dabartinis įvertinimas vienai grandinei
- Įtampos įvertinimas
- Nesvarbu, ar grandinės perduoda energiją, analoginius signalus, skaitmeninius duomenis ar mišinį
- Įžeminimo ir elektros izoliacijos reikalavimai
Didelės{0}}srovės grandinėms gali prireikti didesnių žiedų skerspjūvių, kelių nereikalingų šepečių arba specialių kontaktinių medžiagų, skirtų šilumos valdymui. Žemo-lygio prietaisų signalų dizainas turi būti kuo mažesniselektrinis triukšmasir kontaktinio pasipriešinimo kitimas.
Greitis ir mechaninis pritaikymas
- Maksimalus sukimosi greitis (RPM)
- Nuolatinis arba pertraukiamas sukimasis
- Veleno skersmuo arba angos dydis (skirtanaudojant-angų dizainą)
- Galima montavimo vieta ir montavimo kryptis
- Vibracijos ir smūgio poveikis
Slydimo žiedas, kuris gerai veikia esant 10 aps./min., gali neišgyventi esant 300 aps./min.Didelės spartos{0}}slydimo žiedaireikalauja skirtingo šepečio slėgio kalibravimo, dinaminio balansavimo ir kartais visiškai skirtingų kontaktų technologijų.
Aplinka ir apsauga
Eksploatavimo sąlygos stipriai veikia tiek našumą, tiek tarnavimo laiką. Lauko įrenginiai, dulkėtos gamyklos, drėgna pakrantės aplinka ir skalavimo zonos reikalauja skirtingo apsaugos lygio.
TheIP (Ingress Protection) įvertinimo sistema, apibrėžta IEC 60529klasifikuoja, kaip korpusas atsparus dulkėms ir vandeniui. Pavyzdžiui, IP65 slydimo žiedas yra nepralaidus dulkėms- ir apsaugotas nuo vandens čiurkšlių -, tinkamas naudoti lauke arba plauti. Naudojant, kai yra panardintas arba labai užteršta, gali prireikti dar didesnės apsaugos.
Duomenų ir signalų vientisumas
Jei slydimo žiede turi būti duomenys, projektavimo reikalavimai viršija pagrindinį laidumą. Svarbūs veiksniai apima:
- Duomenų protokolas (Ethernet, PROFINET, EtherCAT, USB, serijinis)
- Reikalingas pralaidumas ir duomenų perdavimo sparta
- Ekranavimas ir varžos valdymas
- Crosstalk tarp gretimų kanalų
- Kontaktinio pasipriešinimo stabilumas per visą sukimąsi
Renkantis slydimo žiedą, duomenų ir signalų grandinės niekada neturėtų būti traktuojamos kaip pagrindinės maitinimo grandinės. Dėl prasto pasirinkimo atsiranda nuolatinių ryšio klaidų, nukrenta jutiklių rodmenys ir nepatikima valdymo grįžtamojo ryšio - problemos, kurias brangiai diagnozuoti lauke.
Dažnos problemos ir kaip jų išvengti
Slydimo žiedai priklauso nuo fizinio kontakto, todėl laikui bėgant jie nusidėvi. Dažniausiai pasitaikančios problemos yra elektrinis triukšmas, pertraukiamas kontaktas, didėjantis pasipriešinimas, užteršimo patekimas, šepečių gedimas ir mechaninis nesutapimas.
Norėdami pratęstislydimo žiedo tarnavimo laikasir išlaikyti patikimumą:
- Eksploatuokite neviršydami vardinės srovės, įtampos ir greičio apribojimų - perkrova pagreitina šepečio nusidėvėjimą ir gali sukelti lanką.
- Saugokite įrenginį nuo dulkių, drėgmės ir korozinių medžiagų, atitinkančių jo IP reitingą.
- Užtikrinkite tinkamą veleno išlygiavimą - dėl netinkamo išlygiavimo šepetys susidėvi netolygiai ir nutrūksta.
- Slydimo žiedo dizainą suderinkite su signalo tipu. Naudoti galingą-slydimo žiedą didelės spartos-duomenims yra dažna ir brangi klaida.
- Laikykitės gamintojo techninės priežiūros grafiko, kad patikrintumėte ir pakeistumėte šepetį.
Daugelis slydimo žiedo gedimų atsiranda dėl nepakankamo elektros apkrovos nurodymo, darbo aplinkos ignoravimo arba signalo reikalavimų neatitinkančios konstrukcijos pasirinkimo. Pradedant nuo tikslių specifikacijų išvengiama daugumos problemų.
Dažnai užduodami klausimai
Kokia yra pagrindinė slydimo žiedo paskirtis?
Slydimo žiedas perduoda elektros energiją, signalus ar duomenis tarp stacionarios konstrukcijos ir besisukančios konstrukcijos. Tai pašalina laidų, kurie susisuktų ir lūžtų nuolatinio sukimosi metu, poreikį.
Kaip slydimo žiedas perduoda elektrą?
Tradicinio dizaino laidūs šepečiai prispaudžia prie besisukančių laidžių žiedų. Šepetys palaiko slydimą kontaktą su žiedo paviršiumi, todėl elektros grandinė yra baigta, kai velenas sukasi.
Ar slydimo žiedas gali perduoti Ethernet ir maitinimą vienu metu?
Taip. Daugelis slydimo žiedų sujungia maitinimo ir duomenų kanalus viename agregate. Tačiau projektuojant turi būti atsižvelgta į ekraną tarp maitinimo ir duomenų grandinių, duomenų protokolo varžos atitiktį irsignalo ekranavimaskad būtų išvengta trukdžių.
Kiek grandinių gali turėti slydimo žiedas?
Standartiniai slydimo žiedai svyruoja nuo 2 grandinių iki daugiau nei 100, priklausomai nuo konstrukcijos.Grandinių skaičiusturi įtakos bendram mazgo ilgiui ir skersmeniui, todėl jis turi būti subalansuotas atsižvelgiant į turimą įrengimo erdvę.
Kas sukelia elektros triukšmą slydimo žiede?
Elektrinis triukšmas kyla dėl mikro{0}}pertrūkių šepečio-žiedo kontaktiniame paviršiuje. Užteršimas, susidėvėję šepečiai, netinkamas šepečio spaudimas ir netinkamos kontaktinės medžiagos padidina triukšmą. Dėl jautrių signalų, tauriųjų metalų kontaktų ir tinkamųsignalo kondicionavimasžymiai sumažinti triukšmą.
Kuo skiriasi kapsulės slydimo žiedas nuo kiauryminio-slydimo žiedo?
A kapsulinis slydimo žiedasyra kompaktiškas, autonominis{0}}įrenginys su išsikišusiu velenu -, idealiai tinka mažiems instrumentams, CCTV sistemoms ir robotikai. Slydimo žiedas su kiaurymiu-(per-skylę) turi tuščiavidurį centrą, kuris telpa aplink esamą veleną arba leidžia praeiti kabeliams ir pneumatinėms linijoms, todėl jis įprastas didesnėje pramoninėje ir karinėje įrangoje.
Ar slydimo žiedai veikia tiek su kintamosios, tiek nuolatinės srovės maitinimu?
Taip. Slydimo žiedai gali būti skirti kintamos arba nuolatinės srovės galiai perduoti. Įtampos, srovės ir izoliacijos nominalai turi būti patvirtinti konkrečiai programai.
Kas sukelia slydimo žiedo gedimą?
Dažniausios priežastys yra šepečio susidėvėjimas dėl viršijančio vardinį greitį arba srovę, užteršimas dėl dulkių ar drėgmės, korozija neapsaugotoje aplinkoje, mechaninis nesutapimas ir bendrosios paskirties -slydimo žiedo naudojimas duomenų signalams, kuriems jis nebuvo skirtas apdoroti.
Ar slydimo žiedas gali suktis nuolat?
Taip. Slydimo žiedai yra specialiai sukurti palaikyti nuolatinį arba pakartotinį sukimąsi bet kuria kryptimi, išlaikant elektros jungtį.
Išvada
Slydimo žiedas sukuria nenutrūkstamą elektros kelią tarp stacionarių ir besisukančių dalių valdomu šepečio{0}}žiedo kontaktu. Principas yra paprastas, tačiau norint pasirinkti tinkamą slydimo žiedą tikrajai įrangai, reikia atidžiai stebėti srovę, įtampą, grandinių skaičių, signalo tipą, sukimosi greitį, montavimo erdvę ir veikimo aplinką.
Jei nurodote mašinos ar gaminio slydimo žiedą, prieš lygindami parinktis paruoškite elektrinius ir mechaninius reikalavimus. Kuo tiksliau apibrėžiate taikymą, tuo lengviau pasirinkti slydimo žiedą, kuris patikimai veiktų visą savo tarnavimo laiką. Programoms, kurioms taikomi neįprasti reikalavimai - mišri galia ir duomenys, ekstremali aplinka, didelis grandinių skaičius arba pasirinktiniai formos veiksniai -tiesiogiai konsultuojantis su gamintojo inžinierių komandayra veiksmingiausias kelias į patikimą sprendimą.