吴加俊，戴恒震



基于ABAQUS的导电滑环的单丝静态接触力学特性分析

吴加俊，戴恒震

（大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116023）

以单丝电刷和导电滑环的接触为研究对象，将单丝电刷和导电环的接触抽象为两圆柱体垂直接触的几何模型，结合赫兹椭圆产生式，推导出两圆柱体垂直接触的解析公式，并通过有限元软件ABAQUS模拟仿真分析单丝电刷和导电环垂直接触的状态，将有限元解与理论解进行对比。结果表明，刷丝和导电滑环垂直接触的解析公式与两球体赫兹接触的表达式相似，区别在于多了一个修正系数，该系数与两圆柱体的半径比值有关，当网格尺寸小于接触面椭圆短半轴的50%时，接触应力的有限元分析结果最佳，同时，有限元分析结果有效验证了导电滑环单丝静态接触解析公式的正确性。

导电滑环；单丝接触；网格精度；有限元法；接触应力

导电滑环应用于民用及军事多个领域，主要由电刷和导电环组成，目前比较通用的电刷形式有活塞型电刷、块状弹簧电刷和丝状弹性电刷。活塞型电刷和块状弹簧电刷体电阻和体积较大，不适用于对体积有限制的场合；丝状电刷弹性好，能够保持与滑环的有效接触，接触电阻小，体积上占有明显优势。长久以来一直沿用的是单丝电刷结构，但是随着转速的提高以及长寿命、免维护和传输数据的功能需求，出现了束式合金丝电刷。束式电刷导电滑环与常用的电滑环接触件相比，有很多独特的优点：接触点多、接触表面无需润滑、寿命长、接触压力低、接触磨损率低、动态接触电阻小、碎屑极少、工作温度范围大等[1]。……