Способ обработки коллекторов электрических машин

(59 4 Н 01 К 43 ПИСАНИА ВТОРСКОМ БРЕТЕ ДЕТЕЛЬСТ 07 1 ол,38н, П П, КСинягинтс Изобретенменной технолмашин, в часготовления к тся к плазоткн деталейособам изе относ огни обра стн к лекторов электричес д ают с чостояннонМежду электродныают электрическуюплазменные струи ми ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОБРАБЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН(57) Изобретениеромашиностроениюувеличение произ ких машин.Цель изобретения - увеличениепроизводительности и повышение качества обработки.На фиг,1 показана схема, иллюстрирующая положение электрическойдуги относительно поверхности коллектора при минимальном мгновенном значении индукции внешнего магнитногополя; на фиг,2. - то же, при максимальном мгновенном значении индукцииСпособ обработки коллекторовэлектрических машин осуцествляют слеующим образом,Коллектор 1 вращскоростью (фиг,1),узлами 2 возбужддугу 3, создакцую да и повышение качества обработки,Обработку коллекторов осуществляютсовместным воздействием плазменнойструи и электрической дуги, Для повышения производительности и воспроизводимости обработки на электрическую дугу напагают внешнее переменное магнитное поле. Величину индукции, частоту магнитного поля иразность фаз между частотой магнитно поля и частотой вращения коллектра устанавливают обеспечивающимиотклонение электрической дуги отконтактных пластин коллектора, 1 э.ф-лы, 2 ил. 4. Расстояние между поверхностью коллектора 1 и электродными узлами 2 устанавливают обесгечиваюцим касание поверхности коллектора 1 электрической дугой 3. Электродные узлы 2 перемещают вдоль оси вращения коллектора за каждый его оборот на вели чину, не превышающую поперечный размер электрической дуги 3.На электрическу 1 о дугу 3 налагают переменное магнитное поле В, создаваемое, например, индуктором 4 с соленоидом 5, питаемым от источника 6 переменного тока нли другим известным способом. Индуктор 4 ориентируют относительно электродных узлов 2 с обеспечением ортогональвости вектора индукции В и оси симметрии электродных узлов 2. Магнитное поле В действует на электрическую дугу 3 с силами Р, причем за положительное направление вектора В выбирают ваправ 3 151 ление, обеспечивающее действие сил Г к оси симметрии электродных узлов, что определяется по известному правилу.При минимальном мгновенном значении внешнего магнитного поля В например нулевом, электрическая дуга 3 касается поверхности коллектора 1 и уровень их теплового потока в поверхность максимален, При увеличении индукции В возрастают силы Р, кото. рые отклоняют электрическую дугу 3 от поверхности коллектора 1, в результате чего уровень теплового потока в поверхность коллектора значительно уменьшается и минимален при максимальном мгновенном значении индукции В (фиг.2).Для того, чтобы электрическая дуга 3 воздействовала на изоляционные прокладки 7 и не воздействовала на контактные пластины 8, частоту внешнего магнитного поля В устанавливают равнойм к 5238 4Скорость удаления изоляционногоматериала при фиксированном уровнетеплового потока возрастает приуменьшении частоты вращения коллектора потому, что уменьшается количество циклов "нагрев поверхности изоляционной прокладки - охлаждение" вединицу времени, соответственно, 10 уменьшается доля мощности, затрачиваемой на нагрев поверхности изоляционной прокладки до температурыабляции, и возрастает доля мощности, идущей на абляцию материала изо лйционных прокладок.Минимальное время воздействияэлектрической дуги 3 на контактныепластины 8, минимальная скоростьвращения коллектора и максимальная 20 производительность обеспечиваютсяйри выборе длительности импульсов смаксимапьным и минимальным значениями индукции в пределах периода изме"нения магнитного поля из следующего25 соотношения:с акТг аОгде Й - частота внешнего магнитноМполя В;Й - частота вращения коллектокра;К - число контактных пластин, а сдвиг фаз между частотами Гк и Густанавливают обеспечивающим мннимальное мгновенное значение индукции В в моменты расположения изоляционных прокладок 7 на оси симметрии электродных узлов 2 (фиг,1). Синхронизацию частот Гк и Г производят, например, оптическим датчиком 9, 40 который расположен вне зоны обработ" ки и управляет источником 6 переменного тока, вырабатывая синхроимпульсы в моменты прохождения мимо него изОляциОнных прокладок 7 р имемцих 45 меньший коэффициент отражения света, чем контактные пластины 8.Уменьшение уровня теплового потока в контактные пластины 8 за счет отклонения от них электрической дуги 3 позволяет уменьшать скорость вращения коллектора 1 при обеспечении сохранности их материала, что наряду с сохранением высокого уровня теплового потока от электрической . дуги 3 в изоляционные прокладки 7 увеличивает скорость удаления изоляционного материала, а следовательно, производительность обработки, при О+3 = 1/й где С, - длительность импульса магнитного поля с максимальным мгновенным значением индукции;- длительность импульса маг 1нитного пОля с минимальным мгновенным значениеминдукции;а - ширина контактной плас-,ктины на обрабатываемой индукции;а - ширина изоляционной прокйладки.Диапазон частот внешнего магнитного поля ограничен сверху вследст- вие инерционности плазменных струй 4, по которым протекает ток электрической дуги 3. Максимально допустимая частота внешнего магнитного поля, при которой электрическая дуга успевает изменить свое положение, может быть оценена из соотношениячмакс 1где й - допустимая частота внешМакснего магнитного поля;1 - расстояние от электродныхузлов до поверхности коллектора,ч - скорость плазменной струи.15238 10 15 25 30 35 40 45 50 55 ло, акл С )оь ао 5 15Величина максимального значения магнитной индукции, при котором электрическая дуга отклоняется от поверхности, возрастает с уменьшением силы тока в электрической дуге, уменьшением длины дуги и увеличением скорости плазменных струй, Так, при токах 50-650 А, длине дуги 40-120 мм и скорости плазменных струй 30 - 200 мс величина индукции составляет 10 - 2 10 Тл, а максимальная частота магнитного поля 5 10 - 2 " ф 10 Гц.При уменьшении индукции внешнего магнитного поля от нулевого значения в сторону отрицательных значений (т,е. возрастание вектора индукцииЪВ по абсолютной величине, но с противоположным направлением)силы Р изменяют направление на противоположное. В результате их действия электрическая дуга 3 прижимается к поверхности изоляционных пластин в большей степени, чем только под действием газодинамического напора плазменных струй при нулевом значе - нии индукции, Вследствие этого возрастает скорость удаления изоляционного материала, так как происходит более эффективный прогрев пограничного приповерхностного слоя газа, особенно в заглубленном пазу между контактными пластинами, и, соответственно, более интенсивная передача энергии электрической дуги 3 поверхности изоляционной прокладки 7, что повышает КПД процесса. Кроме того, наличие внешней силы, прижимающей электрическую дугу к поверхности коллектора и определяющей их взаимное расположение, уменьшает возможность влияния случайных факторов на качество обработки.Случайными факторами, которые могут влиять на расстояние между . электродными узлами и поверхностью коллектора могут быть биение поверхности коллектора при вращении, разброс величин диаметров коллекторов одного типоразмера в обрабатываемой партии коллекторов, поврешности механической системы относительного перемещения коллектора и электродных узлов.Кроме того, существенное влияние на теплообмен между электрической дугой и изоляционным материалом оказывают условия обтекания поверхности коллектора плазменным потоком,которые изменяются по мере углубления паза между коллекторными пластинами, вследствие чего возрастаеттурбулентность потока, что такжеможет затруднить качество обработки, Однако согласно предлагаемомуспособу во всех случаях электри еская дуга прижата к поверхности изоляционных прокладок силой магнитногополя, влияние указанных случайныхфакторов на качество обработкиуменьшено, что повьппает качество обработки,Формула изобретения Способ обработки коллекторовэлектрических машин по авт,св. У 1462444, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения производительности труда и повышения качества обработки, на электрическуюдугу воздействуют внешним переменным магнитным полем, причем наврав"ление вектора индукции магнитногополя выбирают перпендикулярным плоскости электрической дуги, частотувнешнего магнитного поля Г,д выбпрлют равной г, = Г К, где Г - частота вращения коллектора; К - число коллекторных пластин, з разность фаз между частотой внешнего магнитного поля и частотой вращения коллектора выбирают таким образом, чтобы минимальное мгновенное значение индукции обеспечивалось в момент совпадения оси симметрии электродов с осью изоляционных прокладок, а максимальное значение совпадало с тангенциальным размером коллекторной пластины, причем величину максимального мгновенного значения индукции внешнего магнитного поля выбирают таким образомчтобы усилия, возникающие при взаимодействии электрической дуги с внешним магнитным полем обеспечивали отклонение дуги от лов верхности коллекторных пластин,2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что длительности максимального и минимального значений величины индукции внешнего магнитного поля выбирают из соотноше- ния1515238 ак ао Составитель В. Волковедактор И, Рыбченко Техред Л.Олийнык Коррект няк 284/50 Тираа 616 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Иосква, Ж, Рауаская наб., д. 4/5 ЗакаВНИИПИ нно-издательский комбинат "Патент", г.уагород, ул, Гагарина,иэво 1где 3, - длительность максимального значения индукции;лое - длительность минимального значения индукции; тангенциальный размерколлекторной пластины;тангенциальный размеризоляционной прокладки.