гигантска технология|ново в индустрията|8 януари 2025 г
1. Преглед на проводимите хлъзгащи пръстени
1.1 Определение
Проводимите контактни пръстени, известни също като колекторни пръстени, въртящи се електрически интерфейси, контактни пръстени, колекторни пръстени и т.н., са ключови електромеханични компоненти, които осъществяват предаването на електрическа енергия и сигнали между два относително въртящи се механизма. В много области, когато оборудването има въртеливо движение и трябва да поддържа стабилно предаване на енергия и сигнали, проводимите контактни пръстени стават незаменим компонент. Той нарушава ограниченията на традиционните кабелни връзки при въртящи се сценарии, позволявайки на оборудването да се върти на 360 градуса без ограничения, избягвайки проблеми като заплитане и усукване на проводници. Той се използва широко в космическата индустрия, индустриалната автоматизация, медицинското оборудване, генерирането на вятърна енергия, наблюдението на сигурността, роботите и други индустрии, осигурявайки солидна гаранция за различни сложни електромеханични системи за постигане на многофункционално, високо прецизно и непрекъснато въртеливо движение. Може да се нарече "нервният център" на съвременното интелигентно оборудване от висок клас.
1.2 Принцип на работа
Основният принцип на работа на проводимия контактен пръстен се основава на технология за предаване на ток и въртяща се връзка. Състои се основно от две части: проводими четки и плъзгащи се пръстени. Частта с плъзгащия пръстен е монтирана на въртящия се вал и се върти с вала, докато проводящата четка е фиксирана в неподвижната част и е в близък контакт с плъзгащия пръстен. Когато трябва да се предаде ток или сигнал между въртящи се части и неподвижни части, се формира стабилна електрическа връзка чрез плъзгащия се контакт между проводящата четка и контактния пръстен за изграждане на токова верига. Докато оборудването се върти, плъзгащият пръстен продължава да се върти и контактната точка между проводящата четка и плъзгащият пръстен продължава да се променя. Въпреки това, благодарение на еластичния натиск на четката и разумния структурен дизайн, двете винаги поддържат добър контакт, гарантирайки, че електрическата енергия, контролните сигнали, сигналите за данни и т.н. могат да се предават непрекъснато и стабилно, като по този начин се постига непрекъснато захранване и информация взаимодействие на въртящото се тяло по време на движение.
1.3 Структурен състав
Структурата на проводимия контактен пръстен обхваща главно ключови компоненти като контактни пръстени, проводими четки, статори и ротори. Плъзгащите пръстени обикновено са изработени от материали с отлични проводими свойства, като сплави от благородни метали като мед, сребро и злато, които не само могат да осигурят ниско съпротивление и високоефективно предаване на ток, но също така имат добра устойчивост на износване и устойчивост на корозия, за да се справят с дълготрайно ротационно триене и сложни работни среди. Проводимите четки са направени предимно от сплави на благородни метали или графит и други материали с добра проводимост и самосмазване. Те са в специфична форма (като тип "II") и са в симетричен двоен контакт с пръстеновидния жлеб на контактния пръстен. С помощта на еластичния натиск на четката те прилягат плътно към контактния пръстен, за да постигнат точно предаване на сигнали и токове. Статорът е неподвижната част, която свързва фиксираната структурна енергия на оборудването и осигурява стабилна опора за проводящата четка; роторът е въртящата се част, която е свързана с въртящата се структура на оборудването и се върти синхронно с нея, задвижвайки плъзгащия пръстен да се върти. Освен това включва и спомагателни компоненти като изолационни материали, лепилни материали, комбинирани скоби, прецизни лагери и капаци против прах. Изолационните материали се използват за изолиране на различни проводими пътища за предотвратяване на късо съединение; лепилните материали осигуряват стабилна комбинация между компонентите; комбинираните скоби носят различни компоненти, за да осигурят цялостната здравина на конструкцията; прецизните лагери намаляват съпротивлението на триене при въртене и подобряват точността и плавността на въртене; капаците против прах блокират нахлуването на прах, влага и други примеси и защитават вътрешните прецизни компоненти. Всяка част се допълва взаимно, за да осигури стабилна и надеждна работа на проводимия контактен пръстен.
2. Предимства и характеристики на проводимите контактни пръстени
2.1 Надеждност на електропреноса
При условие на непрекъснато въртене на оборудването, проводящият контактен пръстен показва отлична стабилност при предаване на мощност. В сравнение с традиционния метод на свързване на кабели, когато частите на оборудването се въртят, обикновените проводници са много лесни за заплитане и прегъване, което ще причини повреда на линията и прекъсване на веригата, прекъсване на предаването на енергия и сериозно засягане на работата на оборудването. Проводимият контактен пръстен изгражда надежден токов път чрез прецизния плъзгащ контакт между четката и контактния пръстен, който може да осигури непрекъснато и стабилно захранване с ток, независимо как се върти оборудването. Например във вятърна турбина лопатките се въртят с висока скорост заедно с вятъра и скоростта може да достигне повече от десет оборота в минута или дори по-висока. Генераторът трябва непрекъснато да преобразува вятърната енергия в електрическа енергия и да я предава към електрическата мрежа. Проводимият контактен пръстен, монтиран в кабината, има стабилен капацитет за предаване на енергия, за да гарантира, че по време на дългосрочно и непрекъснато въртене на лопатките, електрическата енергия се предава плавно от края на въртящия се ротор на генератора към стационарния статор и външната електрическа мрежа , избягване на прекъсвания в производството на електроенергия, причинени от проблеми с линията, значително подобряване на надеждността и ефективността на производството на електроенергия на системата за производство на вятърна енергия и поставяне на основата за непрекъснато доставяне на чиста енергия.
2.2 Компактен дизайн и удобна инсталация
Проводимият контактен пръстен има усъвършенстван и компактен структурен дизайн и има значителни предимства при използване на пространството. Тъй като модерното оборудване се развива към миниатюризация и интеграция, вътрешното пространство става все по-ценно. Традиционните сложни кабелни връзки заемат много място и също могат да причинят проблеми със смущенията в линията. Проводимите контактни пръстени интегрират множество проводящи пътища в компактна структура, като ефективно намаляват сложността на вътрешното окабеляване на оборудването. Вземете за пример интелигентните камери. Те трябва да се въртят на 360 градуса, за да заснемат изображения и да предават видео сигнали, контролни сигнали и захранване едновременно. Ако се използва обикновено окабеляване, линиите са разхвърляни и лесно се блокират при въртящите се съединения. Вградените микропроводими контактни пръстени, които обикновено са само няколко сантиметра в диаметър, могат да интегрират многоканално предаване на сигнала. Когато камерата се върти гъвкаво, линиите са правилни и лесни за инсталиране. Той може лесно да бъде интегриран в тесния корпус на камерата, което не само отговаря на функционалните изисквания, но и прави цялостното устройство просто на външен вид и компактно по размер. Той е лесен за инсталиране и внедряване в различни сценарии за наблюдение, като PTZ камери за наблюдение на сигурността и панорамни камери за интелигентни домове. По същия начин, в областта на дроновете, за постигане на функции като регулиране на позицията на полет, предаване на изображение и захранване на контрола на полета, компактните проводящи пръстени позволяват на дроновете да постигнат множество сигнали и предаване на мощност в ограничено пространство, намалявайки теглото, като същевременно гарантират полетни характеристики и подобряване на преносимостта и функционалната интеграция на оборудването.
2.3 Устойчивост на износване, устойчивост на корозия и висока температурна стабилност
Изправени пред сложни и тежки работни среди, проводимите контактни пръстени имат отлична толерантност със специални материали и изящна изработка. По отношение на избора на материал, контактните пръстени се изработват предимно от устойчиви на износване и корозия сплави от благородни метали, като злато, сребро, платинени сплави или специално обработени медни сплави. Четките са изработени от материали на основата на графит или четки от благороден метал с добро самосмазване за намаляване на коефициента на триене и намаляване на износването. На ниво производствен процес се използва прецизна обработка, за да се гарантира, че четките и плъзгащите пръстени прилягат плътно и контактуват равномерно, а повърхността се третира със специални покрития или покритие за подобряване на защитните характеристики. Вземайки индустрията за вятърна енергия като пример, офшорните вятърни турбини са в морска среда с висока влажност и мъгла с високо съдържание на соли за дълго време. Голямото количество сол и влага във въздуха е изключително корозивно. В същото време температурата в главината на вентилатора и кабината се колебае значително при работа и въртящите се части са в непрекъснато триене. При такива тежки работни условия проводящият контактен пръстен може ефективно да устои на корозия и да поддържа стабилни електрически характеристики с висококачествени материали и защитна технология, осигурявайки стабилно и надеждно захранване и предаване на сигнала на вентилатора по време на неговия дълъг десетилетия работен цикъл, значително намалявайки честота на поддръжка и намаляване на оперативните разходи. Друг пример е периферното оборудване на пещта за топене в металургичната промишленост, което е пълно с висока температура, прах и силни киселинни и алкални газове. Устойчивостта на висока температура и устойчивостта на корозия на проводимия контактен пръстен му позволяват да работи стабилно във въртящите се устройства за разпределение на материала, измерване на температурата и контролни устройства на високотемпературната пещ, осигурявайки плавен и непрекъснат производствен процес, подобрявайки цялостната издръжливост на оборудване и намаляване на времето за престой, причинено от фактори на околната среда, осигурявайки солидна подкрепа за ефективната и стабилна работа на индустриалното производство.
3. Анализ на полето на приложение
3.1 Индустриална автоматизация
3.1.1 Роботи и роботизирани ръце
В процеса на индустриална автоматизация широкото приложение на роботи и роботизирани ръце се превърна в ключова движеща сила за подобряване на производствената ефективност и оптимизиране на производствените процеси, а проводимите контактни пръстени играят незаменима роля в това. Ставите на роботите и роботизираните ръце са ключови възли за постигане на гъвкаво движение. Тези стави трябва да се въртят и огъват непрекъснато, за да изпълнят сложни и разнообразни задачи за действие, като хващане, боравене и сглобяване. Проводимите контактни пръстени са монтирани на ставите и могат стабилно да предават мощност и управляващи сигнали към двигатели, сензори и различни контролни компоненти, докато ставите непрекъснато се въртят. Вземайки автомобилната производствена индустрия като пример, в производствената линия за заваряване на каросерии на автомобили, ръката на робота трябва точно и бързо да заварява и сглобява различни части в рамката на каросерията. Високочестотното въртене на неговите стави изисква непрекъснато захранване и предаване на сигнала. Проводимият плъзгащ се пръстен осигурява плавното изпълнение на ръката на робота при сложни последователности от действия, осигурявайки стабилността и ефективността на процеса на заваряване, значително подобрявайки степента на автоматизация и производствената ефективност на автомобилното производство. По същия начин, в логистичната и складова индустрия, роботите, използвани за сортиране и палетизиране на товари, използват проводящи хлъзгащи пръстени за постигане на гъвкаво движение на ставите, точно идентифициране и захващане на товари, адаптиране към различни видове товари и складови оформления, ускоряване на логистичния оборот и намаляване на разходите за труд.
3.1.2 Оборудване на производствената линия
На индустриалните производствени линии много устройства съдържат въртящи се части, а проводимите контактни пръстени осигуряват ключова подкрепа за поддържане на непрекъснатата работа на производствената линия. Като обичайно спомагателно оборудване за обработка, въртящата се маса се използва широко в производствени линии като опаковане на храни и електронно производство. Трябва да се върти непрекъснато, за да се постигне многостранна обработка, тестване или опаковане на продукти. Проводимият плъзгащ се пръстен осигурява непрекъснато захранване по време на въртенето на въртящата се маса и прецизно предава контролния сигнал към приспособленията, сензорите за откриване и други компоненти на масата, за да осигури непрекъснатостта и точността на производствения процес. Например, на линията за опаковане на храни, въртящата се маса задвижва продукта, за да завърши последователно пълненето, запечатването, етикетирането и други процеси. Стабилната производителност на предаване на проводящия контактен пръстен избягва прекъсване, причинено от навиване на линията или прекъсване на сигнала, и подобрява ефективността на опаковането и степента на квалификация на продукта. Въртящите се части като ролки и зъбни колела в конвейера също са сценариите за приложение на проводимия контактен пръстен. Осигурява стабилно предаване на задвижващата сила на двигателя, така че материалите на производствената линия да могат да се предават гладко, да си сътрудничи с оборудването нагоре и надолу по веригата, за да работи, подобрява цялостния производствен ритъм, осигурява солидна гаранция за широкомащабно промишлено производство , и е един от основните компоненти за модерното производство за постигане на ефективно и стабилно производство.
3.2 Енергия и електричество
3.2.1 Вятърни турбини
В областта на производството на вятърна енергия проводимите контактни пръстени са ключовият център за осигуряване на стабилна работа и ефективно генериране на енергия на вятърни турбини. Вятърните турбини обикновено се състоят от вятърни ротори, гондоли, кули и други части. Вятърният ротор улавя вятърната енергия и задвижва генератора в гондолата, за да се върти и генерира електричество. Сред тях има относително въртеливо движение между главината на вятърната турбина и гондолата, а проводящият контактен пръстен е инсталиран тук, за да поеме задачата за предаване на мощност и контролни сигнали. От една страна, променливият ток, генериран от генератора, се предава към преобразувателя в гондолата през контактния пръстен, преобразува се в мощност, която отговаря на изискванията за свързване към мрежата и след това се предава към електрическата мрежа; от друга страна, различни командни сигнали на системата за управление, като регулиране на наклона на лопатките, управление на отклонението на гондолата и други сигнали, се предават точно към задвижващия механизъм в главината, за да се гарантира, че вятърната турбина регулира работния си статус в реално време според промени в скоростта и посоката на вятъра. Според данни от индустрията, скоростта на лопатките на вятърна турбина от мегаватов клас може да достигне 10-20 оборота в минута. При такива високоскоростни условия на въртене проводящият контактен пръстен, с отличната си надеждност, гарантира, че годишните часове на използване на вятърната енергийна система са ефективно увеличени и намалява загубата на генериране на електроенергия, причинена от повреди в трансмисията, което е от голямо значение за насърчаване на широкомащабно свързване на чиста енергия към мрежата и подпомагане на трансформацията на енергийната структура.
3.2.2 Производство на топлинна и водна енергия
В сценариите за производство на топлинна и водноелектрическа енергия проводимите контактни пръстени също играят ключова роля. Големият генератор на парна турбина на топлоелектрическа централа генерира електричество чрез въртене на ротора си с висока скорост. Проводимият контактен пръстен се използва за свързване на намотката на ротора на двигателя с външната статична верига, за да се постигне стабилен вход на възбуждащ ток, да се установи въртящо се магнитно поле и да се осигури нормално генериране на енергия от генератора. В същото време, в системата за управление на спомагателното оборудване като захранващи устройства за въглища, вентилатори, индуцирани вентилатори и други въртящи се машини, проводящият контактен пръстен предава контролни сигнали, точно настройва работните параметри на оборудването, осигурява стабилна работа на подаването на гориво, вентилацията и разсейване на топлината и поддържа ефективна мощност на генераторния комплект. По отношение на производството на водноелектрическа енергия, турбинният лост се върти с висока скорост под въздействието на водния поток, задвижвайки генератора да генерира електричество. Проводимият контактен пръстен е монтиран на главния вал на генератора, за да осигури предаването на контролни сигнали като изходна мощност и регулиране на скоростта и възбуждане. Различни типове водноелектрически централи, като конвенционални водноелектрически централи и помпено-акумулиращи електроцентрали, са оборудвани с проводящи контактни пръстени с различни спецификации и характеристики според скоростта на турбината и работните условия, отговарящи на нуждите на разнообразни сценарии за производство на водноелектрическа енергия от нисък напор и големи поток до висок напор и малък дебит, осигурявайки стабилно снабдяване с електроенергия и инжектиране на постоянен поток от мощност в социалното и икономическо развитие.
3.3 Интелигентна сигурност и наблюдение
3.3.1 Интелигентни камери
В областта на интелигентното наблюдение на сигурността, интелигентните камери осигуряват основна поддръжка за цялостно наблюдение без мъртъв ъгъл, а проводящите контактни пръстени им помагат да преодолеят пречките на ротационното захранване и предаването на данни. Интелигентните камери обикновено трябва да се въртят на 360 градуса, за да разширят полето за наблюдение и да заснемат изображения във всички посоки. Това изисква по време на процеса на непрекъснато въртене захранването да може да бъде стабилно, за да се осигури нормалната работа на камерата, а видеосигналите с висока разделителна способност и инструкциите за управление могат да се предават в реално време. Проводимите хлъзгащи пръстени са интегрирани в ставите на пан/накланянето на камерата, за да се постигне синхронно предаване на мощност, видео сигнали и контролни сигнали, което позволява на камерата гъвкаво да се завърта към целевата зона и да подобри обхвата и точността на наблюдение. В системата за наблюдение на градския трафик интелигентната топка камера на кръстовището използва проводящи хлъзгащи пръстени, за да се завърти бързо, за да улови трафика и нарушенията, като предоставя изображения в реално време за контрол на трафика и справяне с инциденти; в сцените за наблюдение на сигурността на паркове и общности, камерата патрулира околната среда във всички посоки, открива необичайни ситуации навреме и се връща обратно към центъра за наблюдение, подобрява възможностите за предупреждение за сигурност и ефективно поддържа обществената безопасност и ред.
3.3.2 Радарна система за наблюдение
Системата за радарно наблюдение изпълнява важни задачи в областта на военната отбрана, прогнозирането на времето, аерокосмическата промишленост и др. Проводимият плъзгащ пръстен осигурява стабилно и непрекъснато въртене на радарната антена за постигане на точно откриване. В областта на военното разузнаване наземните радари за противовъздушна отбрана, бордовите радари и т.н. трябва непрекъснато да въртят антената, за да търсят и проследяват въздушни цели. Проводимият плъзгащ се пръстен гарантира, че радарът се захранва стабилно с енергия към предавателя, приемника и други основни компоненти по време на процеса на ротационно сканиране. В същото време откритият ехо сигнал на целта и сигналът за състоянието на оборудването се предават точно към центъра за обработка на сигнала, осигурявайки разузнаване в реално време за бойно командване и помагайки за защита на сигурността на въздушното пространство. По отношение на прогнозата за времето метеорологичният радар предава електромагнитни вълни към атмосферата чрез въртене на антената, получава отразено ехо от метеорологични цели като дъждовни капки и ледени кристали и анализира метеорологичните условия. Проводимият плъзгащ се пръстен осигурява непрекъсната работа на радарната система, предава събраните данни в реално време и подпомага метеорологичния отдел при точно прогнозиране на промените във времето като валежи и бури, осигурявайки ключова основа за предотвратяване и смекчаване на бедствия и ескортиране на хора производство и живот в различни сфери.
3.4 Медицинско оборудване
3.4.1 Медицинско оборудване за изображения
В областта на медицинската диагностика медицинското оборудване за образна диагностика е мощен помощник на лекарите, за да получат представа за вътрешните състояния на човешкото тяло и да диагностицират точно заболявания. Проводимите контактни пръстени осигуряват ключови гаранции за ефективната работа на тези устройства. Като вземем за пример оборудване за CT (компютърна томография) и MRI (магнитен резонанс), вътре има въртящи се части. Сканиращата рамка на CT оборудването трябва да се върти с висока скорост, за да задвижи рентгеновата тръба да се върти около пациента, за да събира данни за томографско изображение под различни ъгли; магнитите, градиентните бобини и другите компоненти на MRI оборудването също се въртят по време на процеса на изобразяване, за да произведат прецизни промени в градиента на магнитното поле. Проводимите контактни пръстени са монтирани на въртящите се стави за стабилно предаване на електричество за задвижване на въртящите се части да работят. В същото време голямо количество събрани данни за изображения се предават на компютърната система за обработка в реално време, за да се осигурят ясни и точни изображения, предоставяйки на лекарите надеждна диагностична база. Според обратната връзка от използването на болнично оборудване, висококачествените проводими контактни пръстени ефективно намаляват артефактите, прекъсванията на сигнала и други проблеми при работата на оборудването за изображения, подобряват диагностичната точност, играят важна роля в ранния скрининг на заболяването, оценката на състоянието и други връзки, и защита на здравето на пациентите.
3.4.2 Хирургически роботи
Като авангардна технология, представител на съвременната минимално инвазивна хирургия, хирургическите роботи постепенно променят традиционния хирургичен модел. Проводимите хлъзгащи пръстени осигуряват основна опора за точно и безопасно хирургично изпълнение. Роботизираните ръце на хирургическите роботи симулират движенията на ръцете на лекаря и извършват деликатни операции в тясно хирургично пространство, като зашиване, рязане и отделяне на тъкани. Тези роботизирани ръце трябва да се въртят гъвкаво с множество степени на свобода. Проводимите контактни пръстени са монтирани на ставите, за да осигурят непрекъснато захранване, което позволява на мотора да задвижва роботизираните ръце да се движат точно, като същевременно предава сигнали за обратна връзка от сензора, позволявайки на лекарите да възприемат информацията за обратната сила на мястото на операцията в реално време и да реализират сътрудничество човек-машина.Операция. В неврохирургията хирургическите роботи използват стабилната работа на проводимите плъзгащи пръстени, за да достигнат точно до малките лезии в мозъка и да намалят риска от хирургична травма; в областта на ортопедичната хирургия, роботизираните ръце подпомагат имплантирането на протези и фиксирането на местата на фрактурата, подобряват хирургическата точност и стабилност и насърчават минимално инвазивната хирургия да се развива в по-прецизна и интелигентна посока, предоставяйки на пациентите изживяване при хирургично лечение с по-малко травми и по-бързо възстановяване.
IV. Пазарно състояние и тенденции
4.1 Размер и растеж на пазара
През последните години глобалният пазар на проводими контактни пръстени показва постоянна тенденция на растеж. Според данни от авторитетни институции за проучване на пазара, глобалният размер на пазара на проводящи контактни пръстени ще достигне приблизително 6,35 милиарда RMB през 2023 г. и се очаква до 2028 г. размерът на световния пазар да се покачи до приблизително 8 милиарда RMB при среден годишен ръст на съединението процент от около 4,0%. По отношение на регионалното разпределение, Азиатско-тихоокеанският регион заема най-големия глобален пазарен дял, представляващ приблизително 48,4% през 2023 г. Това се дължи главно на бурното развитие на Китай, Япония, Южна Корея и други страни в областта на производството, електронна информационна индустрия, нова енергия и т.н., а търсенето на проводими контактни пръстени продължава да бъде силно. Сред тях Китай, като най-голямата производствена база в света, инжектира силен тласък на пазара на проводими контактни пръстени с бързото развитие на индустрии като индустриална автоматизация, интелигентна сигурност и ново енергийно оборудване. През 2023 г. мащабът на китайския пазар на проводими контактни пръстени ще се увеличи с 5,6% на годишна база и се очаква да продължи да поддържа значителен темп на растеж в бъдеще. Европа и Северна Америка също са важни пазари. Със своята дълбока промишлена основа, търсене от висок клас в аерокосмическата област и непрекъснато надграждане на автомобилната индустрия, те заемат значителен пазарен дял съответно от около 25% и 20%, а размерът на пазара нараства стабилно, което е основно същият като темпа на растеж на световния пазар. С ускореното развитие на инфраструктурното строителство и индустриалната модернизация в развиващите се икономики, като Индия и Бразилия, пазарът на проводящи контактни пръстени в тези региони също ще покаже огромен потенциал за растеж в бъдеще и се очаква да се превърне в нова точка на растеж на пазара.
4.2 Състезателен пейзаж
Понастоящем глобалният пазар на проводими контактни пръстени е силно конкурентен и има много участници. Главните компании заемат голям пазарен дял със своето дълбоко техническо натрупване, усъвършенствани възможности за изследване и развитие на продукти и обширни пазарни канали. Международни гиганти като Parker от Съединените щати, MOOG от Съединените щати, COBHAM от Франция и MORGAN от Германия, разчитайки на своите дългосрочни усилия в области от висок клас като аерокосмическа, военна и национална отбрана, са усвоили основни технологии , имат отлично представяне на продукта и имат широко влияние върху марката. Те са на водеща позиция на пазара на проводими пръстени от висок клас. Техните продукти се използват широко в ключово оборудване като сателити, ракети и самолети от висок клас и отговарят на най-строгите индустриални стандарти в сценарии с изключително високи изисквания за прецизност, надеждност и устойчивост на екстремни среди. За сравнение местни компании като Mofulon Technology, Kaizhong Precision, Quansheng Electromechanical и Jiachi Electronics се развиха бързо през последните години. Чрез непрекъснато увеличаване на инвестициите в научноизследователска и развойна дейност, те постигнаха технологични пробиви в някои сегменти и предимствата им по отношение на рентабилността на продуктите станаха видни. Те постепенно завзеха пазарния дял на пазарите от нисък и среден клас и постепенно навлязоха в пазара от висок клас. Например, в сегментираните пазари като плъзгащи пръстени за стави на роботи в областта на индустриалната автоматизация и плъзгащи пръстени за видеосигнал с висока разделителна способност в областта на мониторинга на сигурността, местните компании спечелиха благоволението на много местни клиенти с техните локализирани услуги и способност за бързо реагиране на търсенето на пазара. Като цяло обаче висококачествените проводящи контактни пръстени в моята страна все още имат известна степен на зависимост от внос, особено при продукти от висок клас с висока точност, ултрависока скорост и екстремни условия на работа. Техническите бариери пред международните гиганти са относително високи и местните предприятия все още трябва да продължат да наваксват, за да повишат конкурентоспособността си на световния пазар.
4.3 Тенденции в технологичните иновации
С поглед към бъдещето темпото на технологичните иновации на проводимите контактни пръстени се ускорява, показвайки многоизмерна тенденция на развитие. От една страна се появи технологията за фиброоптични пръстени. С широкото популяризиране на оптичната комуникационна технология в областта на предаването на данни, броят на сценариите за предаване на сигнали, изискващи по-висока честотна лента и по-ниски загуби, се увеличава и се появиха фиброоптични контактни пръстени. Той използва оптично предаване на сигнал, за да замени традиционното предаване на електрически сигнал, ефективно избягва електромагнитни смущения и значително подобрява скоростта и капацитета на предаване. Постепенно се популяризира и прилага в области като 5G връзка за въртене на антената на базовата станция, панорамно накланяне за видеонаблюдение с висока разделителна способност и аерокосмическо оптично оборудване за дистанционно наблюдение, които имат строги изисквания за качество на сигнала и скорост на предаване, и се очаква да постави началото на ерата на оптичната комуникация на технологията на проводимите контактни пръстени. От друга страна, търсенето на високоскоростни и високочестотни контактни пръстени нараства. В напредналите производствени области, като производството на полупроводници и електронното прецизно тестване, скоростта на оборудването непрекъснато се увеличава и търсенето на високочестотно предаване на сигнали е спешно. Изследването и разработването на контактни пръстени, които се адаптират към високоскоростно и високочестотно стабилно предаване на сигнала, се превърна в ключ. Чрез оптимизиране на материалите на четката и контактния пръстен и подобряване на дизайна на контактната структура, съпротивлението на контакта, износването и затихването на сигнала при високоскоростно въртене могат да бъдат намалени, за да се отговори на високочестотното предаване на сигнала на ниво GHz и да се осигури ефективна работа на оборудването . В допълнение, миниатюрните плъзгащи се пръстени също са важна посока на развитие. С възхода на индустрии като Интернет на нещата, носими устройства и микромедицински устройства, търсенето на проводими контактни пръстени с малък размер, ниска консумация на енергия и многофункционална интеграция нарасна. Чрез микро-нано технология за обработка и прилагането на нови материали, размерът на контактния пръстен е намален до ниво милиметър или дори микрон, а функциите за захранване, данни и предаване на контролен сигнал са интегрирани, за да осигурят основно захранване и взаимодействие на сигнала поддръжка за микро-интелигентни устройства, насърчаване на различни индустрии да преминат към миниатюризация и интелигентност и продължаване на разширяването на границите на приложение на проводимите контактни пръстени.
V. Ключови съображения
5.1 Избор на материал
Изборът на материал на проводимите контактни пръстени е от решаващо значение и е пряко свързан с тяхната производителност, живот и надеждност. Трябва да се разглежда изчерпателно въз основа на множество фактори като сценарии на приложение и текущи изисквания. По отношение на проводимите материали, плъзгащите се пръстени обикновено използват сплави от благородни метали като мед, сребро и злато или специално обработени медни сплави. Например, в електронно оборудване и медицинско оборудване за изображения с изисквания за висока точност и ниско съпротивление, плъзгащите пръстени от златни сплави могат да осигурят точното предаване на слаби електрически сигнали и да намалят затихването на сигнала поради тяхната отлична проводимост и устойчивост на корозия. За промишлени двигатели и оборудване за вятърна енергия с голямо предаване на ток, контактните пръстени от медна сплав с висока чистота могат не само да отговорят на изискванията за пренасяне на ток, но и да имат относително контролируеми разходи. Материалите за четки използват предимно материали на основата на графит и четки от сплави от благородни метали. Графитните четки имат добро самосмазване, което може да намали коефициента на триене и да намали износването. Подходящи са за оборудване с ниска скорост и висока чувствителност към загуба на четка. Четки от благороден метал (като четки от паладий и златна сплав) имат силна проводимост и ниско съпротивление при контакт. Те често се използват при високоскоростни, прецизни и взискателни случаи на качество на сигнала, като навигационни въртящи се части на аерокосмическо оборудване и механизми за предаване на пластини на оборудване за производство на полупроводници. Не трябва да се пренебрегват и изолационните материали. Често срещаните включват политетрафлуоретилен (PTFE) и епоксидна смола. PTFE има отлични изолационни характеристики, устойчивост на висока температура и силна химическа стабилност. Той се използва широко в проводящите контактни пръстени на въртящите се съединения на устройства за разбъркване на химически реактори и оборудване за дълбоководни изследвания при висока температура и силна киселинна и алкална среда, за да се осигури надеждна изолация между всеки проводящ път, да се предотвратят повреди на късо съединение и да се осигури стабилен работа на оборудването.
5.2 Поддръжка и подмяна на проводими четки
Като ключова уязвима част от проводимия контактен пръстен, редовната поддръжка и навременната подмяна на проводимата четка са от голямо значение за осигуряване на нормална работа на оборудването. Тъй като четката постепенно ще се износва и ще произвежда прах по време на непрекъснатия фрикционен контакт с хлъзгащия пръстен, съпротивлението на контакта ще се увеличи, което ще повлияе на ефективността на предаване на тока и дори ще причини искри, прекъсвания на сигнала и други проблеми, така че е необходим редовен механизъм за поддръжка установени. Най-общо казано, в зависимост от интензивността на работа на оборудването и работната среда, цикълът на поддръжка варира от няколко седмици до няколко месеца. Например проводящите контактни пръстени в минно оборудване и оборудване за металургична обработка със силно замърсяване с прах може да се наложи да се проверяват и поддържат всяка седмица; докато контактните пръстени на оборудването за автоматизация на офиса с вътрешна среда и стабилна работа могат да бъдат удължени до няколко месеца. По време на поддръжката оборудването трябва първо да бъде изключено, токът на контактния пръстен трябва да бъде прекъснат и трябва да се използват специални почистващи инструменти и реагенти за внимателно отстраняване на прах и масло от повърхността на четката и контактния пръстен, за да се избегне повреда на контактната повърхност; в същото време проверете еластичния натиск на четката, за да сте сигурни, че приляга плътно към плъзгащия пръстен. Прекомерният натиск може лесно да увеличи износването, а твърде малкото може да причини лош контакт. Когато четката се износи до една трета до половината от първоначалната си височина, тя трябва да се смени. Когато сменяте четката, уверете се, че използвате продукти, които отговарят на оригиналните спецификации, модели и материали, за да осигурите постоянна работа при контакт. След монтажа съпротивлението на контакта и работната стабилност трябва да бъдат проверени отново, за да се предотвратят повреди и спирания на оборудването поради проблеми с четките и да се осигурят гладки производствени и работни процеси.
5.3 Тест за надеждност
За да се гарантира, че проводящият контактен пръстен работи стабилно и надеждно в сложни и критични сценарии на приложение, строгото тестване на надеждността е от съществено значение. Тестването за устойчивост е основен проект за тестване. Чрез високопрецизни инструменти за измерване на съпротивление, контактното съпротивление на всеки път на контактния пръстен се измерва при различни работни условия на статично и динамично въртене. Изисква се стойността на съпротивлението да бъде стабилна и да отговаря на проектните стандарти с много малък диапазон на колебание. Например, в контактните пръстени, използвани в оборудването за електронно прецизно изпитване, прекомерните промени в съпротивлението на контакта ще доведат до нарастване на грешките в данните от теста, което ще повлияе на контрола на качеството на продукта. Тестът за издържано напрежение симулира удара с високо напрежение, който оборудването може да изпита по време на работа. Изпитвателно напрежение, няколко пъти по-голямо от номиналното напрежение, се прилага към контактния пръстен за определен период от време, за да се провери дали изолационният материал и изолационната междина могат ефективно да издържат, да се предотврати повреда на изолацията и повреди на късо съединение, причинени от пренапрежение при действителна употреба, и гарантира безопасността на персонала и оборудването. Това е особено критично при тестване на проводими контактни пръстени, поддържащи захранващи системи и електрическо оборудване с високо напрежение. В областта на космическата промишленост проводимите плъзгащи се пръстени на сателитите и космическите кораби трябва да бъдат подложени на цялостни тестове при симулирани екстремни температури, вакуум и радиационна среда в космоса, за да се гарантира надеждна работа в сложни космически среди и надеждно предаване на сигнал и мощност; контактните пръстени на автоматизираните производствени линии в производствените индустрии от висок клас трябва да бъдат подложени на дългосрочни, високоинтензивни тестове за умора, симулиращи десетки хиляди или дори стотици хиляди цикли на въртене, за да се провери тяхната износоустойчивост и стабилност, полагайки солидна основа за мащабно, непрекъснато производство. Всички фини рискове за надеждността могат да причинят големи производствени загуби и рискове за безопасността. Стриктното тестване е ключовата линия на защита за осигуряване на качеството.
VI. Заключение и перспектива
Като незаменим ключов компонент в съвременните електромеханични системи, проводимите контактни пръстени играят жизненоважна роля в много области като индустриална автоматизация, енергетика и захранване, интелигентна сигурност и медицинско оборудване. Със своя уникален структурен дизайн и отлични предимства в производителността, той успя да преодолее пречките на мощността и предаването на сигнала на въртящото се оборудване, осигури стабилната работа на различни сложни системи и насърчи технологичния прогрес и индустриалното надграждане в индустрията.
От пазарно ниво глобалният пазар на проводими контактни пръстени се разраства стабилно, като Азиатско-тихоокеанският регион се превръща в основната сила на растеж. Китай инжектира силен импулс в развитието на индустрията с огромната си производствена база и възхода на нововъзникващите индустрии. Въпреки ожесточената конкуренция местни и чуждестранни компании са показали своята мощ в различни пазарни сегменти, но продуктите от висок клас все още са доминирани от международни гиганти. Местните компании вървят напред в процеса на преминаване към развитие от висок клас и постепенно намаляват разликата.
Гледайки към бъдещето, с непрекъснатите иновации на науката и технологиите, технологията на проводимите контактни пръстени ще постави началото на един по-широк свят. От една страна, авангардни технологии като плъзгащи пръстени с оптични влакна, високоскоростни и високочестотни плъзгащи пръстени и миниатюризирани плъзгащи пръстени ще блеснат, отговаряйки на строгите изисквания за висока скорост, висока честотна лента и миниатюризация в нововъзникващи области като като 5G комуникации, производство на полупроводници и Интернет на нещата и разширяване на приложението граници; от друга страна, междудомейн интеграцията и иновациите ще се превърнат в тенденция, дълбоко преплетена с изкуствения интелект, големите данни и технологиите за нови материали, раждайки продукти, които са по-интелигентни, адаптивни и приспособими към екстремни среди, предоставяйки ключова поддръжка за авангардни изследвания като аерокосмически, дълбоководни изследвания и квантови изчисления и непрекъснато овластяване на световната научна и технологична индустрия екосистема, помагайки на човечеството да се придвижи към една по-висока технологична ера.
Време на публикуване: 8 януари 2025 г