Токосъемная вставка токоприемника электротранспортного средства

Полезная модель относится к устройствам для контактного токосъема, в частности, к токосъемным вставкам для железнодорожного транспорта и городского электротранспорта. Токосъемная вставка токоприемника электротранспортного средства включает основание и контактную поверхность и выполнена из композиционного материала, содержащего следующие компоненты, масс.%: графит 5,0-30,0, кокс 50,0-80,0, железный порошок 0,5-1,5, коксовый остаток - остальное. Техническим результатом является. Техническим результатом является повышение износостойкости токосъемного материала при малых плотностях тока и в отсутствии тока.

Полезная модель относится к устройствам для контактного токосъема, в частности, к токосъемным вставкам для железнодорожного транспорта и городского электротранспорта.

Поиск наиболее близких аналогов показал, что токосъемные вставки для токоприемников электротранспортных средств, как правило, имеют форму горизонтального параллелепипеда с основанием и рабочей поверхностью, повторяющей профиль контактного провода, и могут быть изготовлены из электроугольных материалов, металлических сплавов и углерод-углеродных, в частности, графитированных материалов.

Такая вставка из электроугольного материала раскрыта в патенте на полезную модель RU 51569.

К недостаткам вставок из электроугольных материалов относится их низкие прочностные свойства.

Токосъемная вставка, выполненная из металлического электропроводного сплава, содержащего следующие компоненты, в масс.%: свинец 12-16, олово 3-8, графит 1-4, медь - остальное раскрывается в патенте на изобретение RU 2156704. Данная вставка позволяет снизить коэффициент трения скольжения, однако она обладает низкой дугостойкостью и повышенной склонностью к схватыванию с медным контртелом, что приводит к интенсивному износу самой вставки и контактного провода.

Наиболее близкой токосъемной вставкой (см. патент RU 2150444) является вставка в виде пластины, выполненная из материала, содержащего в масс.% частицы естественного графита 10-90, коксовый остаток 5-20 и пиролитический углерод 5-70. Данная вставка демонстрирует следующие свойства: предел прочности на сжатие 49 МПа, удельное электрическое сопротивлением 2,8 мкОм·м, износостойкость вставки при трении с токосъемом - 0,1-0,14 мм на 1000 км пробега токоприемника, уменьшенный в 2-5 раз износ медного контртела, предельно допустимая линейная плотность электрического тока, выше которой начинается катастрофический износ материала и/или медного контртела - более 20 А/мм.

К недостаткам наиболее близкой вставки относится относительно высокая интенсивность ее изнашивания при низких плотностях тока и при скольжении без тока. Задачей полезной модели является устранение присущих известным техническим решениям недостатков.

Поставленная задача решается токосъемной вставкой токоприемника электротранспортного средства, выполненной в виде пластины с основанием и контактной поверхностью из композиционного материала, содержащего графит, и коксовый остаток, отличающаяся тем, что она выполнена из материала, дополнительно содержащего кокс и железный порошок при следующем соотношении компонентов, масс.%:

В частных воплощениях полезной модели поставленная задача решается тем, что основание вставки выполнено в виде «ласточкиного хвоста».

В качестве графита вставка может содержать естественный графит.

Сущность полезной модели состоит в следующем.

Качественные и количественные соотношения компонентов материала вставки выбраны из следующих соображений.

Кокс необходим для обеспечения собственной износостойкости и твердости материала. Превышение содержания кокса выше заявленных значений приводит к значительному увеличению удельного электрического сопротивления (УЭС), к повышенному износу контактного провода и к снижению дугостойкости электроконтактных вставок. Его содержание ниже заявленных значений приводит к снижению механических свойств материала и к увеличению интенсивности изнашивания изделий контактного токосъема.

Графит необходим для обеспечения достаточного удельного электрического сопротивления, самосмазывающих свойств, высокой дугостойкости. Его повышенное содержание приводит к снижению механических свойств вставки. Его пониженное содержание приводит к снижению дугостойкости и повышению удельного электрического сопротивления. Графит в примерах реализации использован природный, поскольку он привлекателен своей ценой, но может быть использован и искусственный графит.

Железный порошок необходим для обеспечения необходимой износостойкости вставки при повышенных значения тока. Его повышенное содержание, выходящее за заявляемые пределы, приводит к повышенному износу контактного провода. Его пониженное содержание приводит к повышенному износу вставки при высоких значениях тока. При реализации изобретения может быть использован порошок Под порошком понимается такое состояние вещества при котором твердое вещество, входящее в его состав, очень сильно измельчено, причем частицы этого вещества не соединены друг с другом, что позволяет придавать их скоплению произвольную форму.

Для достижения декларируемого технического результата важно присутствие всех заявляемых компонентов в заявленных соотношениях.

В качестве связующего может быть использован любой карбонизующийся материал с высоким коксовым остатком - нефтяные и каменноугольные пеки, фенолформальдегидные смолы, полиамидные смолы и пр.

Вставки получали следующим образом.

Частицы графита, кокса, связующего - высокотемпературного каменноугольного пека, измельченное углеродное волокно в заявляемых количествах смешивали в закрытом вращающемся барабане. Затем путем прессования в стальной форме формовали заготовку, после чего полученную заготовку обжигали для получения коксового остатка при температуре 800-1000°С в условиях, обеспечивающих получение пористости, содержащей не более 10% закрытой пористости.

Из полученного материала механической обработкой изготавливалось токосъемное контактное изделие в виде пластины, с «ласточкиным хвостом». Определяли эксплуатационные свойства вставок - износостойкость вставки и взаимодействующего с ней провода, твердость, удельное электрическое сопротивление, износостойкость под током.

Свойства вставок в зависимости от состава материала приведены в таблице 1.

Как следует из представленных данных, материал показывает приемлемый уровень износостойкости при высоких плотностях тока и отличную интенсивность изнашивания при низких плотностях тока и при скольжении без тока, что позволяет использовать материал в производстве контактов как электровозов, так и электричек. Такие универсальные углеродные вставки одинаково надежно могут эксплуатироваться при любых токах без скачков в интенсивности изнашивания и без аварийной замены.

1. Токосъемная вставка токоприемника электротранспортного средства, включающая основание и контактную поверхность и выполненная из композиционного материала, содержащего графит и коксовый остаток, отличающаяся тем, что она выполнена из материала, дополнительно содержащего кокс и железный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:

2. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что основание выполнено в виде «ласточкин хвост».

3. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена из материала, содержащего в качестве графита естественный графит.