Способ обработки коллекторов электрических машин

 

Изобретение относится к плазменной технологии обработки деталей машин , в частности к способам изготовления коллекторов электрических машин . Цепь изобретения - повьш1ение производительности. Способ включает удаление слоя изоляционного материала между коллекторными пластинами| Коллектор вращают и охлаждают в процессе обработки. Плазменную струю пег ремещают относительно коллектора вдоль его оси. На повер хность коллектора дополнительно воздействуют электрической дугой при помопш электродных узлов. Плазменную струю продувают через электрическую дугу. Электродные узлы располагают под углом один к другому симметрично относительности плоскости, проходящей через ось вращения коллектора. Электрическую дугу вместе с плазменной струей перемещают вдоль оси коллектора за каждый оборот коллектора на величину, не превьш1ающую поперечный размер электрической дуги. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. i (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1. (19) 01) (5)) 4 Н 01 R 43/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2)) 3896025/24-07 (22) 28.03 ° 85 (46) 28.02.89. Бюл. 1)- 8 (72) Н.В. Ермохин, П,П.Кулик, А.Ю.IIonos О.В.Синягин, В,Г,Шаишурин, И.M.Токмулин и В.В. Захаров (53) 621.3.047(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)) 1405094, кл. Н 01, R 43/06, 1984. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ КОЛЛЕКТОРОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН (57) Изобретение относится к плазменной технологии обработки деталей машин, в частности к способам изготовления коллекторов электрических машин. Цель изобретения — повышение производительности. Способ включает удаление слоя изоляционного материаИзобретение относится к плазменной технологии обработки деталей

t машин, в частности к способам изготовления коллекторов электрических машин.

Целью изобретения является повышение производительности.

На фиг.l изображена схема обработки коллектора электрической дугой и плазменной струей при симметричном расположении электродных узлов относительно плоскости, проходящей че.-; рез ось вращения коллектора; на фиг ° 2 — вид А на фиг.l; на фиг.3— схема обработки при расположении электродных узлов в плоскости, прола между коллекторными пластинами

Коллектор вращают и охлаждают в про- цессе обработки. Плазменную струю пе".. ремещают относительно коллектора вдоль его оси. На поверхность коллектора дополнительно воздействуют электрической дугой при помощи электродных узлов. Плазменную струю продувают через электрическую дугу.

Электродные узлы располагают под углом один к другому симметрично относительности плоскости, проходящей через ось вращения коллектора. Электрическую дугу вместе с плазменной струей перемещают вдоль оси коллектора за каждый оборот коллектора на величину, не превышающую поперечный размер электрической дуги. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. ходящей через ось вращения коллекто i ра; на фиг.4 — вид А на фиг.3, Способ обработки коллекторов электр трических машин осуществляют следую „. щим образом.

По первому варианту (фиг.l, 2) электродные узлы 1 располагают под углом Р друг к другу симметрично относительно плоскости, проходящей через ось вращения коллектора 2, причем угол oL между нормалью к поверх-ности коллектора и плоскостью расположения электродных узлов может ме» няться преимущественно в пределах

+ (0-75). Приводом 3 продольного перемещения производят смещение элек40

3

146244 тродных узлов 1 вдоль оси вращающегося коллектора 2 за каждый его оборот на величину, не превышающую поперечный размер электрической дуги

4, касающейся поверхности коллектора и создающей плазменную струю.

По второму варинту (фиг.3,4) электродные узлы 1 распо;.агают под углом г друг к другу в глоскости, 10 проходящей через ось вращения коллектора 2. Приводом 3 продольного перемещения производят смещение электродных узлов 1 вдоль оси вращающегося коллектора 2 за каждый его оборот íà l5 величину, на превышающую длину участка электрической дуги 4, касающейся поверхности коллектора.

ДЛя достижения требуемой глубины удаления изоляционного материала 20 обработка может проводиться в несколько приходов. Поверхность коллектора электрической машины состоящего из г металлических контактных пластин и изоляционных прокладок, представляет собой последовательность чередующихся участков с резко различающимися теплофизическими свойствами. Материал коллекторных пластин обладает высокой температуропроводностью (для меди 30

10 м /с), а изоляционный материал

2 низкой (слюда, миканит ". 10 м /с) °

Поэтому при кратковременном воздейстнии на поверхность коллектора теплового потока высокой плотности г а 1 0 Вт/м, источником которого может быть плазма, в режиме нестационарной теплопроводности поверхность коллекторных пластин не успевает нагреться до температуры разрушения из-за хорошего теплоотвода вглубь пластин, а поверхность изоляционных прокладок между коллекторными пластинами за то же время нагревается до температуры разрушения (испарение, плавление) изоляционного материала.

Причем, как следует из теории теплопроводности, чем выше плотность воздейстнующего теплового потока, тем больше разница в температурах нагрева поверхностей коллекторных пластин и изоляционных прокладок, тем эффективнее идет процесс разрушения изоляционного материала.

Повысить эффективность разрушения изоляционного материала можно ис". пользованием электрической дуги, имеющей, как известно, значительно больгггую температуру, чем плазменная струя, и следовательно, создающей тепловои поток значительно более выг. сокой плотности. Однако образующиеся при воздействии электрической дуги на изоляционный материал продукты возгонки (абляции) экранируют действие дуги, резко снижая эффектив ность возгонки последующих слоев изоляционного материала. Причем про1 дукты абляции могут быть удалены только в .виде летучих паров, имеющих высокую температуру. Применение совместного воздействия электрической дуги и струи плазмы позволяет доводить продукты абляции до состояния летучих высокотемпературных паров и удалять из зоны действия электрической дуги, поддерживая при этом высокую температуру и предупреждая тем самым их конденсацию в зоне обработки.

Так как эффективное удаление изота ляционного материала происходит н зо не воздействия электрической дуги на поверхность коллектора, то оче-. видно, что для обеспечения равномерности обработки коллектора величина смещения электрической дуги с плаз»-. менной струей вдоль оси коллектора за каждый его оборот не должна превышать размер этой зоны, который составляет. 0,5-!О мм в зависимости от расположения электрической дуги относительно поверхности, силы тока, рода и расхода плазмообразующего .газа и т.д.

Конструкция коллектора электрической машины такова, что коллекторные пластины электрически изолированы от вала MBBIHHhI> на котором коллектор обрабатывается, и следовательно, электрически изолированы от цепи питания электрической дуги, что предотвращает образование электродных нятен электрической дуги на поверхности коллекторных пластин и разрушение последних.

При проведении процесса обработки коллектора важно предохранить поверхность коллекторных пластин от перегрева; который моr бы привести к разрушению или нежелательному ухудшению механических свойств материала пластин. Скорость движения поверхности коллектора относительно электрической дуги связана с параметрами процесса соотношением, получаемым из

146244ч линеаризованного уравнения нестационарной теппопроводности в одномерном случае:

U1à.q/y dT К; где V — - скорость движения поверхности коллектора, м/с; . А размер зоны действия электрической дуги по окружности коллектора, м; 1О а — коэффициент температуропроводности материала коллекторных пластин, м /с;

2 а — плотность теплового потока, Вт/м

% — коэффициент теплопроводности материала пластин, Вт/м-К;

ДТ вЂ” допустимая температура нагрева поверхности коллекторных пластин, К; 20

К вЂ” коэффициент, учитывающий неодномерность и нелинейность.

При плотности теплового потока

2 электрической дуги 5 10 — 10 Вт/м и размере зоны действия электрической дуги 0,5-10 мм скорость движения поверхности при вращении коллектора составляет 0,5-50 м/с, при этом скорость углубления изоляционных прокладок между коллекторными пластинами 0,5-1,5 мм/с и более.

30..1.Способ обработки коллекторов электрических машин, включающий удаление слоя изоляционного материала

Формула изобретения 35 между коллекторными пластинами со стороны контактных поверхностей плазменной струей, причем коллектор врашают и охлаждают в процессе обработки, а плазменную струю перемещают относительно коллектора вдоль его оси, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения производительности, на поверхность коллектора дополнительно воздействуют электрической дугой при помоши электродных; узлов, причем плазменную струю продувают через электрическую дугу, горяшую между электродными узлами, а электродные узлы располагают.под углом друг к другу симметрично относительно плоскости, проходяшей через ось врашения коллектора, причем расстояние между электродными узлами и обрабатываемой поверхностью коллектора выбирается таким образом, чтобы оно обеспечивало касание поверхности коллектора электрической дугой, электрическую дугу вместе с плазменной струей перемеШают вдоль оси коллектора за каждый оборот коллектора на величину, не превьппаюшую поперечный размер электрической дуги, а вращение коллектора производят со ско-, .ть ростью, при которой температура нагрева поверхности коллекторных пластин не превьппает температуру разрушения материала коллекторных пластин.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что электродные узлы располагают в плоскости, проходящей через ось вращения коллектора.

1462444

Подписное

Тираж 6)5

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор О.Спесивых

Заказ 733/54

Составитель В.Волков

Техред А.Кравчук КорректорЛ.Зайцева