Способ изготовления металлографитовых щеток

 

Изобретение относится к электротехнике и касается металлографитных щеток электрических машин. Цель изобретения - улучшение физико-механических характеристик щеток. В данной композиции в отличие от известных. содержащих металлическую составляющую на основе медного порошка и углеродистый компонент , включающий натуральный графит, графитированный материал и связующее, в качестве связующего используют каменноугольный пек с температурой размягчения 120-145°С. Подготовку углеродистого компонента осуществляют в вибромельнице при определенном соотношении ингредиентов , причем отношение среднего диаметра частиц медного порошка к среднему диаметру частиц углеродистого компонента составляет 1,3-2,2. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 01 R 43/12, 39/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4657606/07, 4656762/07 (22) 01.03.89 (46) 07.03..92. Бюл. N 9 (71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) П;П.Смазнов, А.А.Реморов, Ю.В.Голышев и И.В.Юдин (53) 621 336 21(088 8) (56) 1. Маршрутно-технологическая карта

ФПО 054.012. Производство полуфабриката марки М1, М1 А.

-2. Авторское свидетельство СССР . ЬЬ.542276, кл. Н 01 R 39/20, 1977.

3. Авторской свидетельство СССР

М 707469. кл. Н 01 R 39/20, 1978. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОГРАФИТОВЫХ ЩЕТОК

Изобретение относится к электротехнике и касается способов изготовления металлогрэфических щеток электрических машин, работающих в условиях интенсивных вибра-: ционных и ударных нагрузок, значительных плотностей тока, например, электрооборудования рефрижераторного подвижного состава и пассажирских вагонов.

Известен способ изготовления металлографитовых щеток, включающий смешение медного порошка и порошкообрэзного углеродистого компонента в виде натурального графита и связующего (1).

Недостатки известного .способа заклю. чаются в том, что изготовленные по нему щетки имеют нестабильные физико-механические характеристикй (удельное электро. сопротивление, твердость, износ и. Ж 1718312 Al (57) Изобретение относится к электротехниice и касается металлографитных щеток электрических машин. Цель изобретения— улучшение физико-механических характеристик щеток. В данной композиции в отличие от известных, содержащих металлическую составляющую на основе медного порошка и углеродистый компонент, включающий натуральный графит, графитированный материал и связующее, в качестве связующего используют каменноугольный пек с температурой размягчения

120 — 145 .С. Подготовку углеродистого компонента осуществляют в вибромельнице при определенном соотношении ингредиентов, причем отношение среднего диаметра частиц медного порошка к среднему диаметру частиц углеродистого компонента составляет 1,3 — 2,2. 1 табл. 1 коэффициент трения) из-за наличия значительного количества (до 25 мас,%) крупных р частиц углеродистого компонента размером более 45 мкм.,При работе на электрических машинах крупные частицы углеродистого компонента ухудшают работу скользящего контакта, дестабилизируют процессы политурообразовэния, способствуют повышению износа щеток и приводят к пилообразной выработке контактного кольца или коллектора.. Известен способ изготовления металлографитовых щеток электрических машин из композиций, содержащих медный порошок и углеродистый компонент, включающий натуральный графит и графитированный материал t2), 1718312

Целью изобретения является улучшение физико-механических характеристик щеток.

Цель достигается тем, что по способу изготовления металлографитовых щеток, включающему смешение медного порошка и углеродистого компонента. содержащего предварительно .размолоть;е натуральный графит, графитированный материал и связующее, в качестве связую цего выбран высокотемпературный каменноугольный пек с температурой размягчения 120-145 С, перед смешением медного порошка и углеродистого компонента составляющие ингредиенты госледнего размалывают в вибромельнице так, что отношение среднего диаметра частиц медного порошка к среднему диаметру частиц углеродистого компонента составляет 1,3-2,2, а соотношение ингредиентов углеродистого компонента выбрано соответственно в мас.%.

10-70

1С вЂ” 70

Натуральный графит .

Графитированный материал

Высокотемпературный

Недостатки известного способа связаны с наличием в углеродистом компоненте значительного (до 25 мас,%) количества крупных частиц графита размером более 45 мкм и частиц графитированного материала (до 40 мас.%) размером более 63 мкм. Это ..вызывает вибрацию щеток при работе электрической машины, что отрицательно влияет на процессы политурообразования на поверхности скольжения кольца или коллектора, вызывая повышенный износ щеток, кольца или коллектора.

Известен способ изготовления металлографитовых щеток из композиции, содержащей металлическую составляющую на основе медного порошка и углеродистый компонент, включающий графит и связующее; в котором

10-80 мас. графита и 20-90 мас,% связующего объединены в гранулы (3).

Недостатки такого способа выражаются в низкой стабильности физико-механических характеристик и размеров щеток в эксплуатации из-за наличия так называемого

"разбухания" щеток; что сопровождается зависанием щеток в щеткодержателях, приводящим к разрушению щеток и к аварийному состоянию узла токосьема, Кроме того, в условиях воздействия на данные щетки вибрационных и ударных нагрузок не обеспечивается удовлетворительная коммутация, что сопровождается снижением износостойко.сти, нарушением процесса политурообразования, возрастанием электрических и механических потерь в контакте. каменноугольный пек с температурой размягчения

120-145 С Остальное

Существенными отличиями являются

5 применение.в качестве связующего высокотемпературного каменноугольного пека .с температурой размягчения 120 — 145 C, подготовка углеродистого компонента в вибромельнице, соотношение ингредиентов. в

10 углеродистом компоненте, определенное отношение среднего диаметра частиц мед- . ного порошка к среднему диаметру частиц. углеродистого компонента.

В процессе подготовки углеродистого

15 компонента в вибромельницв происходит существенная стабилизация гранулометрического состава натурального графита, графитированного материала и связующего. снижается количество частиц размерами

20 более 45 мкм и увеличивается содержание мелкой фракции частиц. размерами менее

45 мкм, При этом за счет разрушения связей в частицах графита, графитированного материала и связующего существенно воз25 растают адгезионная способность тонкоизмельченных частиц, их. способность образовывать достаточно прочное сцепление с поверхностью металлических частиц, в результате чего улучшаются процессы

30 смешения и гомогенизации тонкодисперсных порошков углеродистого компонента с медным порошком, стабилизация и улучшение физико-механических характеристик щеток.

35 По результатам выполненных исследований в известных способах отношение среднего. диаметра частиц медного порошка к среднему диаметру частиц углеродистого компонента по результатам оценки их

40 удельных поверхностей составляет 0,9-1,2.

В предлагаемом способе путем подготовки углеродистого компонента, состоящего из натурального графита, графитированного. материала и высокотемпературного пека, в

45 вибромельнице за счет получения тонкодисперсных порошков углеродистого компо- . нента данное отношение срставляе»

1,3-2,2. При отношениях, выходящих за указанные пределы, ухудшаются физико-меха50 нические характеристики щеток, При меньших отношениях. увеличивается количество крупных частиц размером более45 мкм, происходит неравномерное распределение углеродистого компонейта в композиции,.

55 дестабилизируются процессы политурообразования, что способствует повышению износа щеток и приводит к пилообразной выработке кольца или коллектора.

При больших отношениях затрудняются процессы распределения частиц угаероди1718312 стого компонента в композиции из-за их 3) 30 сегрегации, что приводит к нестабильности 2 3 { 5)., при мин — 2,2 (щетка 4), и и 45 мин—

{щетка ). р износа щеток и к возрастанию коэффициента трения.

Полученную массу углеродистого компонента в количестве 60 мас. заг жали в

При оптимальных отношениях (1,3-.2,2) 5 смеситель ЗЛ200 и ях,, смеситель ЗЛ200, после чего загружали ное распределение. медный порошок ПМС-1 с содержанием 74 частиц углеродистого компонента в комйо- мас., части а зиции и равноме ная его и мас. частиц размером менее 45 мкм и промерная его поставка в зону. изводили смешение без подог ева в течеконтакта в виде твердой смазки, что пааво- ние 3 ч. После этого ма ляет создавать на nose хности р сти скольжения 10 Композицию просеивали через сетк 045 и кольца.или коллектора устойчивую политур сетку и

„" у прессовали при удельном давлении 260 и улучшить физико-механические характе- МПа с каж ристики щеток. а с кажущейся плотностью блоков 2,6Угл

3,2 г/см . Спрессованные блоки упаковываглеродистый компонент содержит оп- ли R ме ределенное количество входящих в него ин- 15 засыпкой и ли в металлические контейне ы с г ин- засыпкои обжигали в 14-камернои печи по в. ри содержании натурального графику ТГ-07 до температуры 900 »- 10 С графита ниже указанного значения, а графи- выде жкой в теч выдержкой в течение 3 ч. Из заготовок изготериала выше предлагаемо- тавливали образцы и щетки ля и ов го предела затрудняется прессование испытаний. композиции и в готовых щетках появляются. 20 П ример2. трещины. При содержании натурального; По технологии приме а етка графита выше предлагаемого предела графитированного материала ниже указандела, а готавливали композиции с оз д ированием ного значения ухудшается политурообразоже указан-. углеродистого компонента и ме ного под го порошка, взятых в соотношении 60:40. Кование и увеличиваетея выработка кольца 25 личество н. или коллектора.. личество н.атуральнОго графита, графитированного материала и высокотемпературного пека варьировали в соотношениях: 75:5:20 (щетка 6), 70:10:20 (щетка 7), Подготовку углеродистого компонента, 10;70:20 (),:: (). содержащего из 40 мас.% натурального rpa- 30 . Иэгот щетка 8, 5:?5:20 (щетка 9). эготовленные по примерам 1 и 2 обс содержанием частиц раэцы и етки п р 3 45 82 / р оп ределяли удельное электросопмкм мас. 0,40 мас. об аз ах т,го предварительно графитиро- ротивление по ГОСТ9506.4-74, тве ость Н ванного материала ЭГ75 с мономодально- 7 9/15 ГОС 9 ."- .. о пористой структурой с содержанием частиц. 35 производили на стан в

63 72 0 20 км мас. и мас.% тым коллектором типа К3К-280 по ГОСТ высокотемпературного каменноугольного . 9506.7-74. пека с температурой размягчения 120- По результатам изме ений оп

145 С. цредваритеьно размолотого а. мо- лись едние значен лотковой дробилке.ДМ300 коэ лке., осуществляли в,. 40 ные отклонения и коэ ж 4 15 О пределение - значений износа как отношение с е несреднего диаметра частиц подготовленного, и среднеуглеродистого компонента, а также частиц чени г, квадратичного отклонения к с е нем зниц чению износа. Коэффициент вариации д. го порошка производили по результа- . опреде %, П там измерения удельной поверхности час- 45 ента ва иа ии с пределялся в, о значениям коэффи ифф циента вариации судили о стабильности и егулирование . улучшении характеристик. щеток. После исотношения среднего диаметра частиц мед- пытаний на КЗК-280 и виб остен е и о ого порошка х среднему р а е ру асти частиц дилась оценка состояния щеток и углеродистого компонента осуществляли за коллектора. счет изменения среднего диаметра частиц 50 Р углеродистого компонента при его подгоеэультаты испытаний об аз ов и р ц щетовке в вибромельнице путем изменения . ток, изготовленных из известных и и е лар А продолжительности размола смес ф - б гаемых композиций, и е ст е и rpa и- таблице, р д авлены в та, графитированного материала и высоко- 55 Как сле ет из и ак следует из редставленных резуль а.- ри времени работы .татов испытаний, при использовании предлагаемои композиции взамен иэвестнои тра частиц медного порошка к достигаются следующие преим ества; среднему диаметру частиц углеродистого .: л чшаются изик.,; у учшаются физико механические характе тавило, (щетка 1), при 20 . ристики еток— — 13(2) 25 — 1 7 ри мин —, (щетка: ление, твердость, износостойкость, 1718312 т Средний износ нв либре стенде

00429, нм/50 ч

Испитанил на установке КОК-280

Удаль зитропротмвление

Твердость

Соотноеение средник диа метров частиц

Кампозицнл

06цее КозффнИзнос за 50 ч

Состолнме деток и колпак т ора после ксив амид циент трении падение пепрпвенмл на net щеток,0 среднее козффицмзначение ент вариH 7,9/15 ацнм, а козффициент варн„а среднее хозффи" значе- циент ниву тач зерна ции,. а!!з вес ткал,0 17 29 3 1 8-2 ° 1 0;25

Кольцееме полосм (емработ. ка) коллекто- ра

0°, 28 16 24 ° 6

28,3

3,0 (3) йредла гавкал:

l!pIeIep 1: метка 1 1,2

18 23,3 0,25

0,23 !Ьмитура не устойчивал

0,20 Удовлетворит тельное

1 ° 7-2,0

0,15 27,6 0,1Ь 25,1

25 I 2

2 ° 9

1,8- l,9

15 20,1 0,20

23,6

3,1

1.3

18,6

21 ° 3

22,9

0,18

0,19

0,22

1,9-1;9

1,9-2,1

1,7-2,2

0,18

0,21

0,22 1,7

2,2

2ф3

3,0 20,2 19

2тB 21,8 20

2,7 26,0 2\

0,10 20,Ь

0,13 23,4

0,16 28,0

То ве

То ме

Трез!ини ма контактной поверхности деток

llpnnep 2!

° !етка 6

3 1, 26,8

30 . 182

0,24 1!олитура меустойчмвф

0 16 28 2 1 9 2 0

0,23

23,2

1,7

0,17 0 ° !2 23,4 1,9-1э,9!

7 17,9

l,7

0,20 - Удовлетворительное

2,8 20,4

2,9 26,7

0,11

0 ° 15

20,6

2Ь,2

0,17 То ке. 2,0-2,0

1,8-2,1

1,7

1,7

0,14

0,20

19,8

22,4!

20

0,22

Трез!ими нв комтактмой поеерхностм деток г- а.ю

Составитель П.Смазнов . Редактор Т.Юрчикова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 887 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101 коэффициент трения; износ щеток на установке с короткоэамкнутым коллектором и на двигателях, установленных на-вибростенде, снижается. в 1,2-1,7 раза, коэффициент тре- ° ния уменьшается на 19-38 ; происходит 5 стабилизация физико-механических характеристик: коэффициент вариации значений . удельного электросопротивления уменьшается, разброс значений падения напряжения на пару щеток снижается; улучшается 10 состояние коллектора при работе щеток, снижается выработка коллектора, стабили= зируются процессы политурообразования, Формула изобретения 15

Способ изготовления металлографитовых щеток, включающий смешение медного порошка и углеродистого компонента, содержащего предварительно размолотые натуральный графит, графитираванный 20 материал и связующее, отличающийся тем, что, с целью улучшения физико-механических характеристик щеток, в качестве связующего выбран высокотемпературный каменноугольный пек с температурой размягчения 120-1454С,. перед смешением медного порошка и углеродистого компонента, составляющие ингредиенты последнего размалывают в вибромельнице так, что отношение среднего диаметра частиц медного порошка к среднему диаметру частиц углеродистого компонента составляют 1,32,2, а отношение ингредиентов углеродистого компонента выбрано в мас.$;

Натуральный графит 10-70

Графитированный материал 10-70

Высокотемпературный каменноугольный пек С температурой размягчения

120 — 145 С Остальное