[发明专利]水轮发电机偏心振摆下碳刷与集电环载流摩擦磨损模拟试验装置及方法

权利要求书

1.采用水轮发电机偏心振摆下碳刷与集电环载流摩擦磨损模拟试验装置的测试方法，所述水轮发电机偏心振摆下碳刷与集电环载流摩擦磨损模拟试验装置包括用于支撑安装整个装置的支架系统；所述支架系统上固定安装有用于提供动力的驱动系统，所述驱动系统的主轴输出端安装有集电环（8）；所述集电环（8）的环面分别安装两组且每组四个相同型号的碳刷，分别为阳极碳刷（9）和阴极碳刷（10）；多个所述碳刷分别与安装在刷握支撑板（12）上的刷握（11）接触配合，刷握（11）通过螺栓与刷握支撑板（12）固定，多个所述刷握支撑板（12）分别安装在支架系统的立式支架（13）上；所述集电环（8）和多个碳刷与电流加载系统相连；还包括用于采集实验数据的测试系统；

所述驱动系统包括调速电机（1），所述调速电机（1）固定安装在电机支撑板（2）上，所述调速电机（1）的输出端通过第一联轴器（3）安装有偏心轴（4），所述偏心轴（4）输出端通过第二联轴器（5）安装有主轴（6），所述主轴（6）输出端采用螺纹连接与同轴绝缘环（7）相连，所述同轴绝缘环（7）通过螺栓连接与集电环（8）固定，集电环（8）不与主轴（6）直接接触；

所述测试系统包括阳极碳刷（9）和阴极碳刷（10）与集电环（8）之间的表面接触力连续测量系统，通过对表面接触力的连续测量，转换为电信号输出来判断碳刷与集电环在转子偏心振摆的情况下是否会出现短暂的失接触现象；

所述刷握（11）内部分别安装有压力传感器（11.2）、绝缘导线（11.3）和恒压弹簧（11.1）；

所述绝缘导线（11.3）一端通过连接螺钉与碳刷端部相连，碳刷另一端与集电环（8）滑动接触构成摩擦副；

所述压力传感器（11.2）用来对阳极碳刷（9）和阴极碳刷（10）与集电环（8）表面接触力的连续测量，并将其转换成电信号输出，以此来监测碳刷与集电环在偏心振摆下是否会产生短暂失接触的现象；

其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：

步骤1：在进行碳刷与集电环（8）摩擦副试验时，分别将阳极碳刷（9）与阴极碳刷（10）安装在对应的刷握（11）上；

步骤2：将偏心轴（4）安装在调速电机（1）输出端，将集电环（8）与同轴绝缘环（7）通过螺栓连接分别装在主轴（6）的输出端，调整位置保证碳刷与集电环（8）接触良好；

步骤3：连接好驱动系统电路，并启动调速电机（1），通过调速电机（1）驱动偏心轴（4），进而驱动主轴（6）带动集电环（8）做偏心转动，阳极碳刷（9）和阴极碳刷（10）与集电环（8）环面滑动摩擦接触，运行一段时间，待运行稳定之后再接通测量电路，开始碳刷与集电环（8）摩擦副试验；

步骤4：在测试试验过程中，通过测试系统输出的电信号来判断碳刷与集电环（8）的接触特性，同时能够通过高速相机来监测碳刷与集电环（8）的打火情况；

步骤5：更换不同偏心距的偏心轴（4）和不同刚度的恒压弹簧（11.1），重复以上操作，利用控制变量的研究方法研究不同偏心距与不同刚度的恒压弹簧（11.1）对碳刷与集电环（8）表面接触特性的影响。

2.根据权利要求1所述采用水轮发电机偏心振摆下碳刷与集电环载流摩擦磨损模拟试验装置的测试方法，其特征在于：所述支架系统包括用于固定驱动系统的调速电机（1）的电机支撑板（2），电机支撑板（2）通过立式支架（13）支撑固定；包括用于安装碳刷刷握的刷握支撑板（12），刷握支撑板（12）通过立式支架（13）固定。

3.根据权利要求1所述采用水轮发电机偏心振摆下碳刷与集电环载流摩擦磨损模拟试验装置的测试方法，其特征在于：所述加载系统为电流加载系统；

所述电流加载系统包括恒压恒流源（16），所述恒压恒流源（16）通过导线与可变电阻（15）、电流表（14）、阳极碳刷（9）、阴极碳刷（10）、集电环（8）和信号处理器（17）构成回路。