Композиция для электрических щеток

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) О 1) 191 4 Н 01 К 39/2 ПИСА БРЕТЕНИ ЕТЕПЬСТВУ К АВТОРСКОМУ(71) Московскийжелезнодорожногсоюзный научнослави здейсти удар- электнных оек технол(57) Изобрротехнике1 ЗИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ относится к элек тся щеток для эл ени кас ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ юл. У 23институт инженеровтранспорта и Всесследовательский игический институтизделийА,А.Реморов,В,В,Мезинов,Г,Козлов,В.Родионов(088,8)видетельство СССР01 К 39/20, 1980.и Р 23392631971. электроугольных (72) П.П,Смазнов А.М.Бордаченков, В.П.Степанов, Л. О.В.Чикунов и Н, (53) 621.313,047 (56) Авторское с Мд 719968, кл. НПатент франци кл. Н 01 К 39/20 рических машин, работа ях затрудненной коммут вия значительных вибра ных нагрузок, например тяговыхрических машин. Цель изобретения -повышение коммутирующей способности,износостойкости и снижение потерьна трение щетки, В открытые пазы пористого электрографитированного материала вводят углеродные волокна диаметром 0,02-7,0 мкм при следующемсоотношении компонентов, мас.7.: углеродные волокна 0,2-12,0;пористыйэлектрографитированный материал остальное, При этом углеродные волокна,располагаясь в открытых порах электрографитированного материала, являются дополнительными проводниками электрического тока, что способствует значительному повышению стабильности.фиханических характеристик ще-.табл.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В случае, если в щетке углеродные волокна содержатся вьппе предлагаемого предела, существенно возрастает твердостэ щетки, что приводит к ухудшению механических характеристик контакта и заволакиванию коллекторной Изобретение относится к электромеханике и касается щеток электрических машин, работающих в условиях затрудненной коммутации, воздействия значительных вибрационных и ударных нагрузок, наличия в зоне контакта паров масла и нефтепродуктов, например тяговых электрических машин.В предлагаемой композиции углеродные волокна, располагаясь в открытых порах пористого электрографитированного материала, пронизывающих весь его объем, являются дополнительными проводниками электрического тока, что способствует значительному повышению стабильности физико-механических характеристик щеток, особенно их удельного электросопротивления. Наличие дополнительных путей для электрического тока в щетке позволяет существенно разгрузить основной электрографитированный щеточный материал уменьшить действительную плотность тока в контакте, что способствует повьппению коммутирующей способности щеточно-коллекторного узла. Присутствие в порах гибкого углеродного волокна повьппает плотность, прочность и упругость щетки, что способствует повышению износостойкости, срока службы щеток и снижению потерь на трение в скользящем контакте.В открытые поры пористого электрографитированного материала вводятся углеводородные волокна диаметром 0,02-7,0 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%; углеродные волокна диаметром 0,02-7,0 мкм 0,2- 12,0, пористый электрографитированный материал остальное.При значенияхкомпонентов щеток, выходящих за указанные пределы, снижается стабильность физико-механических характеристик и ухудшаются эксплуатационные свойства щеток.При содержании углеродных волокон в щетке ниже предлагаемого предела возрастает настабильность удельного электросопротивления, снижаются плотность, прочность и упругие свойства щетки, возрастают износ и коэффициент трения. После этого заготовки щеток и образцы подвергают на.греву до 2700 С в специальной печи изотермического нагрева. При указанных температурах размещенный в порах волокнистый материал полиакрилнитрила переходит в состояние графита и начинает пропускать ток. Выход графита 34,5 мас, . С учетом этого соотношения определяют содержание углеродного волокна в щетке (0,2 мас, ), Методом ртутной порометрии определяют значение откры1319123 Остальное 3той пористости и диаметр открытых пор, Величина удельного объема открытых пор уменьшается на 247. и составляет О, 134 см /г, однако содержание открытых пор диаметром 0,02-7,0 изменяется незначительно. Таким образом, получаемые углеродные волокна имеют диаметр от 0,02 до 7,0 мкм.П р и м е р 3. По технологии примеров 1 и 2 готовят образцы щеток с 10 использованием двукратной пропитки и сушки. Содержание углеродистого волокна 6,2 мас.7, удельный объем открытых пор диаметром 0,02-7,0 мкм 0,098 см/г. 15П р и м е р 4. По технологии примеров 1.и 2 готовят образцы щеток с использованием трехкратной пропитки и сушки. Содержание углеродного волокна 12,0 мас.7, удельный объем от крытых пор диаметром 0,02-7,0 мкм 0,062 см /г,П р и м е р 5. По технологии примеров 1,и 2 готовят образцы щеток с 25 использованием четырехкратной пропитки и сушки. Содержание углеродного волокна 12,82 мас,7., удельный объем открытых пор диаметром 0,02-7,0 мкм 0,038 см /г.30 11 р и м е р 6. По технологии примеров 1 и 2 готовят образцы щеток с использованием однократной пропитки в автоклаве при уменьшенном до 35 0,92 кгс/см давлении. Содержание углеродного волокна диаметром 0,02 - 7,0 мкм в щетке О, 18 мас.7, удельный объем открытых пор диаметром 0,02 - 7,0 мкм 1,12 смэ/г,4 Результаты испытаний известных и предлагаемых щеток приведены в таб лице.Как следует из представленных в таблице результатов испытаний существенно повышается стабильность физико-механических характеристик щеток - удельного электросопротивления и твердости (например, разброс значений удельного электросопротивления 2 10 ед, у предлагаемой щетки вместо 24 ед. у известной, разброс значений твердости 1-4 ед. вместо 6 ед.),уменьшается износ щетки при испытании на установке КЗК, при испытаниях в эксплуатационных условиях срок службы щеток возрастает в 1,2-1,5 раза, за счет улучшения коммутирующей способности щеток улучшается состояние щеточно-коллекторного узла в эксплуатации.Формула изобретенияКомпозиция для электрических щеток, содержащая пористый электрографитированный материал и углеродные волокна, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения срока службы, коммутирующих свойств и снижения потерь на трение, углеродные волокна имеют диаметр 0,02-7,00 мкм и расположены в открытых порах пористого электрографитированного материала при следующем соотношении рсомпонентов, мас.7;Углеродные волокнадиаметром 0,027,0 мкм 0,2-12,0Пористый электрографитированныйматериал1319123 ПриСодержаниеуглеродного во УдельТвердость,мер ное Коэффициенттрения Средний Перекладэлектро" кгс сопротив- мм ное падение напряжения износ щетокэа 20 ч,локна, мас.З ление, мкОм м на парущеток, В Известный1 8-14 О, 28 2,0 0,23 Предлагаемый6 0,22 2,0 10-16 0,25 12-18 0,20 12-16 О, 15 14-16 О, 12 15-16 О, 10 23-38 0,18 2,1 0,20 26-32 0,20 2,0 0,18 24-30 б,23 0; 16 2,2 24-28 24-26 12,0 2,3 О, 19 12,82 Продолжение таблицы Пример Испытания в эксплуатационных условиях Состояние щеточноколлекторного узла Срокслужбы,тыс,км Известный 1 Зоны нет, искрение 1 1/4 Следы искрения и136 подгара Предлагаемый6 Зоны нет, искрение 1 1/4 То же 0,98 170 Удовлетворительное 1,42 То же фт 3,74 212 Заволакивание194 коллектора 5,24 ВНИИПИ Заказ 25 19/48 Тираж 625 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Ширина зоны безискровой работы тягового двигателя при 3 13 А/см,Е Испытания на установке КЗК