Щетка для электрических машин

 

Использование: электрические машины , работающие в тяжелых условиях по коммутации при значительном воздействии ударных и вибрационных нагрузок, например , тяговые электрические машины. Сущность изобретения: в щетке резиновая накладка и твердая прокладка в сечении, перпендикулярном центральной оси щетки, выполнены ступенчатой форсы. В верхней ступеньке накладки слева выполнено отверстие для ее фиксации на одном из проводов одной элементарной части, в нижней ступеньке накладки справа выполнено отверстие для фиксации на одном из проводов другой элементарной части, в верхней и нижней ступеньках прокладки выполнены отверстия для фиксации прокладки на остальных проводах элементарных частей. Плоскость, разделяющая верхнюю и нижнюю ступеньки накладки и прокладки, совпадаете плоскостью развязки щетки. Высота (а) ступеньки накладки и прокладки связана с тангенциальным размером (Ь) элементарной части щетки следующим соотношением: а : b 0,78-0,97. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01. R 39/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (l OCflATEHT CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4775551/07 (22) 29.12.89 (46) 07.01,93. Бюл. N . 1 (71) Всесоюзн ый научно-исследовател ьский и проектно-технологический институт электроугольных изделий (72) П,П.Смазнов, А.М,Бордаченков, Б.А,Хромов, И.А. Хромов и Г.П.Яковлев (56) Бордаченков А.М., Гнездилов Б.В. Коллекторно-щеточный узел электрических машин локомотивов, M.: Транспорт, 1974, с. 159. . Авторское свидетельство СССР

¹ 11442277445555, кл. Н 01 R 39/18, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N. 1379843, кл. Н 01 R 39/18, 1988. (54) ЩЕТКА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН (57) Использование: электрические машины, работающие в тяжелых условиях по коммутации при значительном воздействии ударных и вибрационных нагрузок, наприИзобретение относится к электротехнике и касается щеток для электрических машин, работающих в тяжелых условиях по коммутации при значительном воздействии ударных и вибрационных нагрузок, например, тяговых электрических машин.

Известна щетка для электрической машины, содержащая две одинаковые раэрезные в тангенциальном направлении элементарные части, в каждой из которых с двух сторон рт центральной оси в аксиальном направлении закреплены токоведущие провода, резиновую прессованную накладку, в которой выполнены отверстия для фик„„ЯЦ „„1 786576 А1 мер, тяговые электрические машины, Сущность изобретения; в щетке резиновая накладка и твердая прокладка в сечении, перпендикулярном центральной оси щетки, выполнены ступенчатой форсы, В верхней ступеньке накладки слева выполнено отверстие для ее фиксации на одном из проводов одной элемента рной части, в нижней ступеньке накладки справа выполнено отверстие для фиксации на одном из проводов другой элементарной части, в верхней и нижней ступеньках прокладки выполнены отверстия для фиксации прокладки на остальных проводах элементарных частей. Плоскость, разделяющая верхнюю и нижнюю ступеньки накладки и прокладки, совпадает с плоскостью развязки щетки, Высота (а) ступеньки накладки и прокладки связана с тангенциальным размером (Ь) элементарной части щетки следующим соотношением: а: Ь 0,78 — 0,97. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл. сации накладки на токоведущих проводах, . Другой разновидностью конструкции щетки является наличие сверху резиновой накладки тексталитовой прокладки.

Недостатки известной щетки заключаются в том, что из-за плохой теплопроводности резиновой накладки в условиях ограниченного охлаждения щеток узел .крепления токоведущего провода подвержен значительному воздействию термических нагрузок, что приводит к увеличению, электросопротивления между токоведущим приводом и щеткой, в результате чего возрастают электрические потери в узле креп1786576 ления. Надежность щеток в эксплуатации снижается из-за ослабления закрепления токоведущих проводов и их выпадания.

Кроме того, из-за сложности известных резиновых накладок, изготавливаемых с использованием дорогостоящей пресс-формы, а также из-за дополнительной установки прокладок себестоимость щеток достаточно высока.

Известна также щетка для электрической машины, содержащая накладку из полости резины, шприцованной в аксиальном направлении щетки, с определенными соотношениями размеров щетки и накладки.

Недостатки известной щетки связаны с возрастанием электрических потерь в узле крепления токоведущего провода, снижением надежности в процессе эксплуатации и высокой себестоимостью, связанной с применением ручного труда при проведе-. нии операции сборки и фиксации резиновой накладки на токоведущих проводах;

Цель изобретения — повышение надежности, снижение электрических потерь в узле крепления токоведущего провода в процессе эксплуатации, а также снижение

:себестоимости щетки.

Указанная цель достигается тем, что в щетке для электрической машины, содержащей одинаковые, разрезные в тангенциальном направлении части, в каждой из которых с двух сторон от центральной оси закреплены токоведущие провода, и резиновую накладку с отверстиями, в которых она фиксируется на токоведущих проводах, накладка в сечении, перпендикулярном центральной оси щетки, выполнена ступенчатой формы, причем в верхней ступеньке

- накладки отверстие для ее фиксации на проводе выполнено с одной стороны от центральной оси, а в нижней ступеньке — с противоположной относительно центральной оси стороны щетки, причем плоскость сечения, разделяющая верхнюю и нижнюю ступеньки, совпадают с плоскостью разрезки щетки, а высота (а) ступеньки и тангенциальный размер (b) частей щетки связаны следующим соотношением: а: Ь =- 0;78-0,97.

Указанная цель также достигается и в другой разновидности предложенной щетки, отличающейся тем, что щетка дополнительно содержит nðîêëýäêó, установленную на накладке и имеющей аналогичную ей форму и размеры в сечении, перпендикулярном центральной оси, На фиг.1 показана предлагаемая щетка, общий вид; йа фиг.2 - сечение щетки А — А; на фиг.3 — сечение накладки щетки Б-Б; на фиг,4 — вариант щетки по фи .1 с установкой дополнительной 11ро л 1дvè.

15 а . b = 0,78 — 0,97, 30 При соотношениях а: Ь, выходящих за указанные пределы, работа щетки в эксплуатации ухудшается. Если соотношение ни50

Щетка 1 состоит из одинаковых, разрезных в тангенциальном направлении, элементарных частей 2 и 3, в каждой из которых с двух сторон от центральной оси 4, закреплены токоведущие провода 5.

Провода 5 закреплены способом конопатки с помощью конопаточного порошка 6.

На провода 5 одета резиновая накладка 7, Накладка 7 в сечении Б — Б, перпендикулярном центральной оси 4, выполнена ступенчатой формы, состоящей из верхней ступеньки 8 и нижней ступеньки 9. В верхней ступеньке 8 накладки 7 с одной стороны от центральной оси 4 выполнено отверстие

10, в котором накладка 7 фиксируется на одном из проводов 11 одной элементарной части 2. В нижней ступеньке 9 накладки 7 с другой стороны от центральной оси 4 выполнено отверстие 12 для фиксации накладки 7 на одном из проводов 13 другой элементарной части 3. Плоскость сечения 14, разделяющая верхнюю (8) и нижнюю (9) ступеньки накладки 7, совпадают с плоскостью 15 разрезки щетки, Высота ступеньки а и тангенциальный размер элементарной части Ь связаны следующим соотношением: же предлагаемого предела, то резко возрастает брак при пробивке отверстий изза разрыва резины.

При соотношении а: b выше предлагаемого предела увеличивается количество случаев зависания щетки в обойме щеткодержателя, снижается надежность работы щетки в эксплуатации, Другой разновидностью предложенной щетки является установка прокладки 16 на фиг,4 на резиновую накладку. Прокладка имеет форму и размеры в сечении, перпендикулярном центральной оси, аналогичные резиновой накладке.

Известные и предлагаемые щетки одной и той же марки ЭГ841 испытывали на тяговых двигателях большегрузных дизельэлектрических автосамосвалов "беЛАЗ" в Нерюнгринском угольном бассейне Якутской

АССР. Щетки с дополнительной установкой на накладки прокладок, выполненные в марке

ЭГ61А, испытывали на тяговых электрических двигателях пассажирских электровозов

ЧС7 в локомотивном депо Ленинград-Пассажирский Октябрьской ж.д.

Результаты испытаний представлены в табл. 1 и 2.

Надежность щеток оценивали по методике ЖЦИП 680203.077 "Порядок сбора и

1786576

Таблица 1

Результаты испытаний известных и предлагаемых щеток

Себестоимость щетки, руб.

Соотношение размер ов а:Ь

Мощность электрических потерь, кВт ч/! узел

Щетка

Показатели на ежности еток

Минимальная наработка до отказа м м/1000км количество внезапных отказов сл/1000км стандартное отклонение мм/1000км средняя интенсивность изнашивания мм/1000км

Известная: аналог прототип

Предлагаемая

4.5,0,28

0,22

14,4

16,3

68,0

51,0

0,019

0,015

1,84

1,80

1,23

1,14

0,009

0,004

0,004

0,007

0,011

0.19

0,17

0,14 . 0,18

0,20

42,5

34,0

30,6

37,4

44,2

0,77

0,78

0,85

0,97

0,98

18,1

20,5

24,3

21,4

17,5

1,72

1,72

1,72

1,72

1,72

1,05

0,92

0,78

0.84

1,08 обработки информации о надежности щеток для тяговых электрических машин".

Мощность электрических потерь в году определяли по формуле:

N =! hR Т,(кВт, ч) где — сила тока длительного режима, протекающего через один токоведущий провод, А;

ЛЯ вЂ” изменение переходного электро- 10 сопротивления между щеткой и токоведущими проводами, Ом;

Т вЂ” время работы под током в году, ч.

Как следует из представленных результатов применение предлагаемой щетки вза- 15 мен известной (прототип) позволяет реализовать следующие преимущества: повышается надежность щеток; в 1,2-1,4 раза снижается средняя интенсивность изнашивания; на 26 — 49 4 увеличивается значение 20 минимальной наработки до отказа; более чем в 4 раза уменьшается количество внезапных отказов, связанных с выпаданием токоведущих проводов; за счет снижения и стабилизации температурных нагрузок в 25

1,35-1,65 раза умен ьшается мощность электрических потерь в узле крепления токоведущего провода; себестоимость щетки снижается на 10,5 за счет снижения материалоемкости накладки и прокладки и 30 уменьшения трудоемкости при сборке щеток.

Формула изобретения

1, Щетка для электрических машин, содержащая одинаковые разрезные в тангенциальном направлении части, в каждой из которых с двух сторон от центральной оси закреплены токоведущие провода, и резиновую накладку с отверстиями, в которых она фиксируется на токоведущих проводах, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и снижения электрических потерь в узел крепления токоведущего провода в процессе эксплуатации, а также снижения себестоимости щетки, накладка в сечении, перпендикулярном центральной оси щетки, выполнена ступенчатой формы, причем в верхней ступеньке накладки отверстие для ее фиксации на проводе выполнено с одной стороны от центральной оси, а в нижней ступеньке — с противоположной относительно центральной оси стороны, причем плоскость сечения, разделяющая верхнюю и нижнюю ступеньки, совпадают с плоскостью разрезки щетки, а высота а ступеньки и танг нциальный размер Ь частей щетки связаны следующим соотношением: а: b =0,78 — 0,97.

2. Щетка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит прокладку, установленную на накладке и имеет аналогичную ей форму и размеры в сечении, перпендикулярном центральной оси.

1786576

Таблица 2

Результаты испытаний известных и предлагаемых щеток на тяговых двигателях пассажирских электровозов ЧС7 в локомотивном депо Ленинград-Пасса>кирский Октябрьской ж.д.

Показатели на ежности еток

Себестоимость щетки, руб.

Соотношение размеров а:Ь

Щетка ста нда ртное отклонение мм/10т. км

75,6

67,5

0,25

0,21

0,042

0,026

282,2

307,0

2,57

2,49

1,18

1,09

Тангенцоальнпе направление РаИ напрадление

Р4/Г Я

Известная: аналог прототип

Предлагаемая

4

0,77

0,78

0,85

0,97

0,98 средняя интенсивность изнашивания мм/10т . км

0,98

0,93

0,87

0,92

1,00

0,19

0,17, 0,15

0,16

0,20

Минимальная наработка до отказа м м/10т км

343,1

357,2

388,9

364,6

333,3 количество внезапных отказов

cn/1ìí ич

0,017

0,009

0,006

0,008.

0,014

2,24

2,24

2,24

2,24

2,24

Мощность электрических потерь, кВт ч/! узел

48,6

45,9

40,5

54,0

62,1

1786576 нолрадление

Puz4

Составитель П.Смазнов

Техред М,Моргентал Корректор Л,Ливринц

Редактор

Заказ 252 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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