Способ изготовления щеток для электрических машин
Использование: изобретение относится к электротехнике и касается способов изготовления щеток для электрических машин, работающих в условиях затрудненной коммутации, при наличии значительных вибрационных и ударных нагрузок, например, тяговых электродвигателей. Сущность изобретения: подготовленные композиционно объединенные гранулы и связующее перед прессованием дополнительно гранулируют при температуре 250 - 320oС, охлаждают и подвергают размолу, причем содержание частиц в порошке составляет, мас.%: размером менее 63 мкм - 15 - 80; размером 63 - 250 мкм - 19 - 55; размером более 250 мкм - 1 - 30, а соотношение компонентов в пресс-композиции выбрано соответственно, мас.%: древесный наполнитель - 3 - 61; углеродистый наполнитель - 3 - 55; связующее - 36 - 42. 1 табл.
Изобретение относится к электротехнике и касается способов изготовления щеток для электрических машин, работающих в условиях затрудненной коммутации, при наличии значительных вибрационных и ударных нагрузок, например, тяговых электродвигателей электровозов.
Известен способ изготовления щеток для электрических машин на основе углеродистых и древесных наполнителей, а также связующего, в котором углеродистый наполнитель и связующее композиционно объединены в гранулы определенного фракционного состава, а частицы древесного наполнителя в соотношении 4:100 смешивают с гранулами, затем композицию прессуют и подвергают термообработке [1] Щетки, изготовленные по известному способу, имеют недостатки, связанные с проявлением отрицательного воздействия щеток на коллектор (заволакивание коллекторной меди) из-за высоких значений микротвердости щеточного материала. Известен способ изготовления щеток для электрических машин из пресс-композиций, в которых 5-40 мас. древесного наполнителя и 60-95 мас. углеродистого наполнителя композиционно объединены в гранулы, причем отношение размера частиц углеродистого наполнителя к размеру частиц древесного наполнителя в грануле находится в пределах 0,8-1,2. Вначале в известном способе подготавливают композиционно объединенные гранулы, а затем их смешивают со связующим [2] Недостатки известного способа заключаются в сложности технологического цикла из-за раздельного приготовления гранул и связующего, что затрудняет механизацию процесса и приводит к низкой стабильности характеристик щеток и к ухудшению контактных свойств щеток. Предлагаемый способ позволяет устранить отмеченные недостатки и заключается в том, что в способе изготовления щеток для электрических машин из пресс-композиции, содержащей углеродистый и древесный наполнители и связующее, включающий композиционное объединение наполнителей в гранулы, смешение их со связующим, прессование, термообработку и пропитку, образованные композиционно объединенные гранулы и связующее перед прессованием дополнительно гранулируют при температуре 250-320оС, охлаждают и подвергают размолу, причем содержание частиц (мас.) в пресс-порошке составляет размером менее 63 мкм 15-80 размером 63-250 мкм 19-55 размером более 250 мкм 1-30, а соотношение компонентов в пресс-композиции выбрано соответственно, мас. древесный наполнитель 3-61 углеродистый наполнитель 3-55 связующее 36-42. Исследованиями установлено, что при температурах гранулирования ниже 250оС, например, в шнековом смесителе, не происходит образование гранул, а при температурах выше 320оС осложняется работа смесителя и получение гранул из-за плотного прилипания гранул к нагретым частям смесителя с последующим коксованием гранул и остановкой процесса гранулирования. Содержание частиц в пресс-порошке после размола охлажденных гранул зависит в основном от типа размольного оборудования и выбирается для конкретных условий эксплуатации электрических машин. При содеpжании частиц в пресс-порошке и соотношении компонентов в пресс-композиции, выходящих за указанные пределы, характеристики щеток при работе на электрических машинах ухудшаются. П р и м е р. Для приготовления пресс-композиции используют углеродистый наполнитель (технический углерод ПМ805Э ГОСТ 7885-85), древесный наполнитель (древесная мука хвойной породы марки 180 ГОСТ 16362-86) и твердое связующее (высокотемпературный каменноугольный пек марки "В" ТУ ФЭО.054.992). Взятые в различных соотношениях наполнители (варианты 1-5) композиционно объединяют в гранулы и смешивают со связующим одновременно в вибромельнице типа СВМ 40/2 в течение 45-60 мин. Затем половину пресс-композиции формуют в блоки при удельном давлении 1000 кгс/см2 с кажующейся плотностью 1,20-1,22 г/см3. Блоки обжигают при 1200оС в камерной печи, графитируют при 2800оС, изготавливают из полуфабриката заготовки, которые подвергают пропитке фурфуриловым спиртом, и армируют щетки (варианты 1-5). Другую половину пресс-композиции подвергают дополнительному гранулированию в шнековом смесителе СН-100 при температурах 250-320оС, охлаждают и подвергают размолу на молотковой дробилке ДМ-300 (вариант 6). Содержание частиц (мас.) в пресс-порошке составляет размером менее 63 мкм 15 размером 63-250 мкм 55размером более 250 мкм 30
Часть размолотого на ДМ-300 порошка домалывают в мельнице СМ2 СМ-493А (вариант 7). Содержание частиц (мас.) в пресс-порошке составляет
размером менее 63 мкм 80
размером 63-250 мкм 19
размером более 250 мкм 1
Из пресс-порошка прессуют блоки при удельном давлении 1200 кгс/см2, с кажующейся плотностью 1,34-1,36 г/см3 (вариант 7), 1,30-1,32 г/см3 (вариант 8). Блоки обжигают при 1200оС и графитируют при 2800оС. Из полуфабриката изготавливают заготовки, которые пропитывают фурфуриловым спиртом (вариант 8) и смесью фурфурилового спирта с фосполиолом (вариант 7). Изготовленные щетки вариантов 1-8 испытывали на установке УК (коэффициент трения) и на тяговых электродвигателях АL4846еТ электровозов ЧС2Т (средний износ щеток, состояние коллектора). Результаты испытаний представлены в таблице. Как следует из представленных результатов, применение предлагаемого способа позволяет реализовать по сравнению с известными способами следующие преимущества:
на 10-30% снижается коэффициент трения щеток о коллектор;
в 1,1-2,0 раза уменьшается износ щеток на электрических машинах;
улучшается состояние коллектора, ликвидируется заволакивание и потемнение коллекторов;
снижаются расходы на материалы для изготовления щеток за счет использования древесного наполнителя, получаемого из отходов деревообработки.
Формула изобретения
63 250 мкм 19 55
Более 250 мкм 1 30
а соотношение компонентов в пресс-композиции составляет, мас. Древесный наполнитель 3 61
Углеродистый наполнитель 3 55
Связующее 36 42
РИСУНКИ
Рисунок 1