關于長壽命旋轉連接器摩擦副材料的分析

趙暉 王忠強

（上海電控研究所，上海 200092）

0.引言

旋轉連接器是一種電接觸滑動連接應用裝置，同時也被稱為集電環、集流環等名稱，可以很好的讓連個轉動的機構，實現圖像、數據信號，或者實現動力傳遞，成為一種常用的精密程度較高的輸電裝置。這樣的裝置在運行中，很好地適用于各種無限制連續旋轉的領域，能夠從固定的位置旋轉到特定的位置上。

1.旋轉連接器的結構

1.1 環體

在結構當中的環體，是電刷材料當中的對偶材料，可以保障性能受到電接觸元件方面的影響，以此呈現出較高的可靠性。因此，在進行材料選擇的過程中，就需要結合起產品的實際工作條件，并讓其電刷材料可以很好的滿足實際的性能，實現合理性的匹配。

在當下使用的導電環材料的過程中，基本上可以分為兩種不同的類型。首先，是貴金屬以及合金材料，例如使用的銅、金銀、鉑、金銅等類型的金屬。另一種則是使用一些電鍍貴金屬，使用一些合金復合材料，在進行電鍍技術的使用中，可以很好的降低貴金屬的使用程度。在電鍍層的硬度方面，可以相比較同成分的金屬，或者使用的合金有著更強的硬度值。其次，對于這兩種材料而言，都有著較高的化學穩定性和抗電侵蝕性，可以實現較長的使用時間[1]。

1.2 刷絲

在當下進行電刷運行的過程中，基于實際的電刷工作特性，使得電刷使用的材料有著較低的電阻率，也相應的呈現出較低的彈性遲滯性。這樣的材料使用中，由于自身化學穩定性較強，并具備著較強的抗電侵蝕性，就使得可以很好的運行下去。

在當下刷絲的選擇中，一些傳統的弱電電刷使用的是前衛合金絲。同時，也有在一些需要進行大功率傳輸的過程中，使用銀石墨、銀炭纖維等材料進行使用。在當下比較通用的電刷當中，使用了活塞型、片狀彈簧、絲狀彈性電刷等。因此這種合金材料在實際的使用中，相比較一些純金或者純銀的金屬有著更高的性能。在使用的一些多元合金的情況下，可以發揮出較強的抗表面模的能力，并發揮出較強的機械性能。但是，在當下摩擦副材料的使用中，往往還有這更高的提升空間。

2.國內外研究進程分析

在當下我國在該領域的研究中，相比較一些先進國家由于起步較晚，使得技術研究始終處于起步階段，因此在一些成熟的導電技術使用中，也使得有著較大的提升空間[2]。

2.1 導電滑環

在當下我國航空、航天等領域當中，其對于導電滑環的性能方面，始終都有著較高的要求，特別是對于導電滑環的工作壽命上，都提出了更高的要求。例如，在空間站、高軌道以及衛星等諸多的領域當中，都會配備相應的導電滑環，使得在進行該設備的制作中，往往需要保障其滑環可以很好的工作15年以上的時間，同時也是一種較為苛刻的技術手段。因此，為了保障其導電環有著較高的使用壽命，往往就需要保障進行使用的過程中，可以很好的進行該設備的深入研發、生產。這樣的技術研發背景下，便能夠在未來的工作開展中，有效地提升我國當下導電滑環的使用壽命。

2.2 摩擦副

在當下機械設備當中的摩擦副，是一種十分重要的機械密封性的材料，并使用動靜環進行接觸，形成相對旋轉的效果。在這個過程中形成的密封介質，可以相應的產生摩擦熱，保障在進行密封環的使用中，可以創造出更多可靠性的基礎特征。在進行實際的硬質以及耐磨性的分析中，往往需要利用科學合理的技術方式，實現密封面的合理組合，保障機械設備當中的密封性較為可靠。

在當下技術的研發中，出現了碳石墨密封環，這樣的設備有著一定的自動潤滑性，同時，對于組對環的摩擦，也可以較快的形成石墨薄層，這樣就可以實現良好的熱量傳遞，控制溫度的提升。但是，在形成潤滑膜的時候，往往需要水氣的存在。因此，碳石墨可以對一些特定的物質，實現浸潤處理，例如可以應用在一些低溫或者高溫的區域當中。

在碳石墨的研究中，已經出現了多種類型材料。其中一些高端的碳石墨材料中，碳含量占據八成，而剩下的兩層為粘結劑與石墨成分，并在實際的使用過程中，往往有著較高的彈性模量，并且在壓力的作用下，會出現屈服或者歪曲的效果。另外，在低級別的一些石墨當中，始終含有這化學耐性較低的一些雜質，因此就會對其密封性造成直接的影響。當下進行材料核技術的研究中，就需進行進一步的研究，以此充分地保障設備的合理性和針對性。另外，在未來的技術使用中，可以很好的保障在當下的技術使用中，能夠充分地利用針對性的加工技術方案，實現壽命的提升。

3.研究方案分析

為了實現長壽命的旋轉連接器的摩擦副材料的研究，就要針對當下摩擦副材料實現跑合實驗分析。其中，在旋轉連接器的摩擦副材料使用中，可以基于應用結構形式，進行針對性的絲狀結構與環狀結構方面的分析。在圖中的環狀結構材料使用中，基于銅為重要的材料類型，以此在進行加工中，還需要在表面鍍一些貴金屬，將其刷絲結構確定為貴金屬材料。這樣的結構在實際的運行中，就可以很好的形成相對旋轉的運動，并形成一定的滑動摩擦。在電接觸運動速度，相比較接觸壓力參數，還需要進行深入的磨損性的研究，以此保障對整體機構實現良好的優化設計[3]。

在當下摩擦副材料使用壽命的分析過程中，就需要對其摩擦副材料進行匹配分析，并驗證不同的方案實際壽命情況。圖1為摩擦副材料結構形狀。

圖1 摩擦副材料結構形狀

在當下進行試驗的過程中，涉及到幾種重要的關鍵技術。首先，需要在急性摩擦副材料的環境試驗，并對其壽命試驗進行針對性的對比分析。加上對旋轉連接器使用的各種材料，實現質量方面的深入研究，并針對現階段使用的一些摩擦副材料，開展環境性試驗分析，這樣就可以對不同環境下的材料使用特征，進行全面的分析和研究。其次，還要確定出環境適應性的試驗方案，以此針對摩擦副材料，對其材料的使用壽命進行針對性的調整。最后，針對當下旋轉連接器當中的摩擦副材料，進行技術型的改進分析[4]。

4.研究成果分析

在當下對摩擦副材料的使用過程中，可以將其有效的應用到旋轉連接器當中，因此就要在這樣的情況下，進行針對性的長壽命跑合試驗分析，其中每提升1000萬轉的跑合壽命，就需要進行一定的性能型測試分析。

在試驗過程中發現，可以很好地對旋轉連接器，進行性能、穩定性方面的詳細分析，同時也對其影響因素進行針對性的確定。在當下進行測試的過程中，可以很好的分析出當下跑合壽命，對于設備整體性的性能所造成的影響。

5.總結

在當下的旋轉連接器的使用中，為了實現長壽命性能的提升，就需要很好地進行粘結性的分析，從而有效的保障在未來的設備運行中，可以發揮出穩定的性能和作用，并保證其不會受到環境方面的嚴重影響，以此導致壽命降低。這對各個領域的使用上述設備過程中成本的下降，以及使用效果的改善，都具有重要價值。