“鹅颈”式有限转角导电滑环疲劳特性研究
2021-10-28刘明孟立新张立中陈力兵张兆元
刘明 ,孟立新 ,张立中 ,陈力兵 ,张兆元
(1.长春理工大学 机电工程学院,长春 130022;2.长春理工大学 空地激光通信技术国防重点学科实验室,长春 130022)
在反射镜二维伺服转台的研制过程中,为减少线绕力矩的影响,通常采用导电滑环,它是实现两个相对转动机构的图像、数据信号及动力传递的精密输电装置[1]。目前常用的铜环-电刷式导电滑环的摩擦力矩在牛米量级,其体积大、重量重,干扰力矩大,不能满足回转结构轻小型化和长使用寿命的要求。“鹅颈”式有限转角导电滑主要由滑环内环、滑环外环、柔性印刷电路板(FPC)组成,利用呈回转式排布于滑环内外环间的FPC来进行信号传输和电力传递,在内外环间设置挡环,起到对FPC导向作用[2],结构简单,干扰力矩在毫牛米量级,具有使用寿命长、安装精度要求低等特点,可以弥补铜环-电刷式导电滑环的不足。
目前对于“鹅颈”式有限转角导电滑环的研究,P.-A.Mäusli等人[3]提出了一种导电滑环设计方案,设计内径为191 mm,外径为310 mm,扭矩15 N·m,但这种设计无法解决由电缆接头引起的滞后现象,存在正反转扭矩不一致的关键问题;Eric D.Miller等人[4]设计了一个激光通信用粗指向机构的“鹅颈”式导电滑环,经过试验测得其寿命优于3.30E+05 cycles(cycles物理意义为滑环回转次数)。张轶群等人[5-6]在某空间二维跟瞄系统的精密导电滑环研制过程中,设计了一种“鹅颈”式有限转角导电滑环,设计内径为80 mm,外径为100 mm,开展了导电滑环的疲劳寿命试验,试验行程为±7.5°,试验结果表明在进5.86E+06 cycles的疲劳试验后,导电滑环电阻值仍能满足指标,但是其并未对滑环的失效机理进行研究,没有对影响滑环使用寿命的因素进行分析,只是从试验角度对滑环的疲劳使用寿命进行测量。……