Способ изготовления металлографитовых щеток

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1718312 ГОСУДАРСТ ПО ИЗОБРЕ ПРИ ГКНТ С ЕННЪЙ КОМИТЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМСР Е ИЗОБРЕТ ОПИСА И У СВИДЕТЕЛ АВТО 1(71) Московский институт иннодорожного транспорта.2, Авторское свидетельство СССР. ЬЬ.542276, кл. Н 01 й 39/20, 1977.3, Авторской свидетельство СССРЬЬ 707469, кл, Н 01 В 39/20, 1978.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТА женеров жел карта иката ЛОИзобретение относится к электротехнике и касается способов изготовления метал, логрэфических щеток электрических машин,работающих в условиях интенсивных вибрационных и ударных нагрузок, значительных плотностей тока, например, электрооборудования рефрижераторного подвижногосостава и пассажирских вагонов.Известен способ изготовления металлографитовых щеток, включающий смешение медного порошка и порошкообрэзного углеродистого компонента в виде натурального графита и связующего ЯНедостатки известного. способа заклю. чаются в том, что изготовленные по нему щетки имеют нестабильные физико-механические характеристикй (удельное электро- . сопротивление, твердость, износ и ГРАФИТОВЫХ ЩЕТОК 5)5 Н 01 И 43/12, 39/2(57) Изобретение относится к электротехнике и касается металлографитных щеток электрических машин, Цель изобретения - улучшение физико-механических характеристик щеток. В данной композиции в отличие от известных, содержащих металлическую составляющую на основе медного порошка и углеродистый компонент, включающий натуральный графит, графитированный материал и связующее, в качестве связующего используют каменноугольный пек с температурой размягчения 120 - 145 С. Подготовку углеродистого компонента осуществляют в вибромельнице при определенном соотношении ингредиентов, причем отношение среднего диаметра частиц медного порошка к среднему диаметру частиц углеродистого компонента составляет 1,3 - 2,2. 1 табл. коэффициент трения) из-за наличия значительного количества (до 25 мас,0) крупных частиц углеродистого компонента размером более 45 мкм.,При работе на электрических машинах крупные частицы углеродистого компонента ухудшают работу скользящего контакта, дестабилизируют процессы политурообразовэния, способствуют повышению износа щеток и приводят к пилообразной выработке контактного кольца или коллектора.. Известен способ изготовления металлорафитовых щеток электрических машин из омпозиций, содержащих медный порошок и углеродистый компонент, включающий натуральный графит и графитированный мэериал (2), 1718312Целью изобретения является улучшение физико-механических характеристик щеток.Цель достигается тем, что по способу изготовления металлографитовых щеток, включающему смешение медного порошка и углеродистого компонента, содержащего предварительно размолоть;е натуральный графит, графитированный материал и связующее, в качестве связующего выбран высокотемпературный каменноугольный пек с температурой размягчения 120-145 С, перед смешением медного порошка и углеродистого компонента составляющие ингредиенты госледнего размалывают в вибромельнице так, что отношение среднего диаметра частиц медного порошка к среднему диаметру частиц углеродистого компонента составляет 1,3-2,2, а соотношение ингредиентов углеродистого компонента выбрано соответственно в мас. . 10-70 1 С - 70 Натуральный графит .Графитированный материалВысокотемпературный Недостатки известного способа связаны с наличием в углеродистом компоненте значительного (до 25 мас,о) количества крупных частиц графита размером более 45 мкм и частиц графитированного материала (до 40 мас.%) размером более 63 мкм. Это .,вызывает вибрацию щеток при работе электрической машины, что отрицательно Влияет на процессы политурообразования на поверхности скольжения кольца или коллектора, вызывая повышенный износ щеток, кольца или коллектора.Известен способ изготовления металло- графитовых щеток из композиции, содержащей металлическую составляющую на основе медного порошка и углеродистый компонент, включающий графит и связующее; в котором 10-80 мас.% графита и 20-90 мас,;6 связующего обьединены в гранулы 3.Недостатки такого способа выРажаются в низкой стабильности физико-механических характеристик и размеров щеток в эксплуатации из-за наличия так называемого "разбухания" щеток; что сопровождается зависанием щеток в щеткодержателях, приводящим к разрушению щеток и к аварийному состоянию узла токосьема, Кроме того, в условиях воздействия на данные щетки вибрационных и ударных нагрузок не обеспечивается удовлетворительная коммутация, что сопровождается снижением износостойко" сти, нарушением процесса политурообразования, возрастанием электрических и механических потерь в контакте. каменноугольный пек стемпературой размягчения120-145 С ОстальноеСущественными отличиями являются5 применение.в качестве связующего высокотемпературного каменноугольного пека стемпературой размягчения 120 - 145 С, подготовка углеродистого компонента в вибромельнице, соотношение ингредиентов. в10 углеродистом компоненте, определенноеотношение среднего диаметра частиц мед- .ного порошка к среднему диаметру частиц.углеродистого компонента.В процессе подготовки углеродистого15 компонента в вибромельницв происходитсущественная стабилизация гранулометрического состава натурального графита, графитированного материала и связующего.снижается количество частиц размерами20 более 45 мкм и увеличивается содержаниемелкой фракции частиц, размерами менее45 мкм, При этом за счет разрушения свя. зей в частицах графита, графитированногоматериала и связующего существенно воз 25 растают адгезионная способность тонкоизмельченных частиц, их. способностьобразовывать достаточно прочное сцепление с поверхностью металлических частиц,в результате чего. улучшаются процессы30 смешения и гомогенизации тонкодисперсных порошков углеродистого компонента смедным порошком, стабилизация и улучшение физико-механических характеристикщеток,35 По результатам выполненных исследований в известных способах отношениесреднего диаметра частиц медного порошкак среднему диаметру частиц углеродистогокомпонента по результатам оценки их40 удельных поверхностей составляет 0,9-1,2,В предлагаемом способе путем подготовкиуглеродистого компонента, состоящего изнатурального графита, графитированного.материала и высокотемпературного пека, в45 вибромельнице за счет получения тонкодисперсных порошков углеродистого компонента данное отношение состаеляе1,3-2,2, При отношениях, выходящих за указанные пределы, ухудшаются физико-меха 50 нические характеристики щеток,При меньших отношениях. увеличивается количество крупных частиц размером более 46мкм, происходит неравномерное распределениеуглеродистого компонейта в композиции,55 дестабилизируются процессы политурообразования, что способствует повышениюизноса щеток и приводит к пилообразнойвыработке кольца или коллектора,При больших отношениях затрудняютсяпроцессы распределения частиц углероди, при мин - 2,2(щетка 4), и и 45 мин -щетка ).Ризноса щеток и к возрастанию коэффициента трения,Полученную массу углеродистого компонента в количестве 60 мас. заг жали вПри оптимальных отношениях (1,3-.2,2) 5 смеситель ЗЛ 200 иях смеситель ЗЛ 200, после чего загружалиное распределение. медный порошок ПМСс содержанием 74частиц углеродистого компонента в комйо- мас., части азиции и равноме ная его имас.частиц размером менее 45 мкм и промерная его поставка в зону. изводили смешение без подог ева в течеконтакта в виде твердой смазки, что пааво- ние 3 ч. После этого маляет создавать на пове хностир сти скольжения 10 Композицию просеивали через сетк 045 икольца.или коллектора устойчивую политусетку и"у прессовали при удельном давлении 260и улучшить физико-механические характе- МПа с кажристики щеток.а с кажущейся плотностью блоков 2,6 Угл3,2 г/см . Спрессованные блоки упаковываглеродистый компонент содержит оп- ли я меределенное количество входящих в него ин засыпкой или в металлические контейне ы с г14-камерной печи пов. Ри содержании натурального графику ТГдо температуры 900 + 10 Сграфита ниже указанного значения, а графи- выде жкой в течвыдержкой в течение 3 ч. Из заготовок изготериала выше предлагаемо- тавливали образцы и щетки ля и овго предела затрудняется прессованиеиспытаний.композиции и в готовых щетках появляются. 20 П Ример 2.трещины. При содержании натурального; По технологии приме а еткаграфита выше предлагаемого пределаграфитированного материала ниже указандела, а готавливали композиции с озд ированиемного значения ухудшается политурообразоже указан-. углеродистого компонента и ме ного под го порошка, взятых в соотношении 60:40, Кование и увеличиваетея выработка кольца 25 личество н.или коллектораличество натурального графита,графитированного материала и высокотемпературного пека варьировали в соотношениях: 75;5:20.щетка 6), 70:10:20 щетка 7),Подготовку углеродистого компонента, 10;70:20),),содержащего из 40 мас.% натурального гра . Иэготщетка 8, 5:75:20 щетка 9),эготовленные по примерам 1 и 2 обс содержанием чаСтиц Раэцы и етки п82 0 У О 1роп ределяли удельное электросопмкм мас. 0,40 мас. Оу Об азахт,го предварительно графитиро- ротивлениепоГОСТ 9506.4-74,тве остьНванного материала ЭГ 75 с мономодально 9/15 ГОС 9 ."- . опористой структурой с содержанием частиц. 35 производили на стан враз ером ене 63 4 72 ф 20 фг км мас.и мас.% тым коллектором типа КЗКпо ГОСТвысокотемпературного каменноугольного . 9506.7-74.пека с температурой размягчейия 120- По результатам изме ений оп145 С, предварительно размолотого на. Мо- лись с едние значенлке, Осуществляли в,. 40 ные отклонения и коэви жт 4 15 О пределение значений износа как отношение с е несреднего диаметра частиц подготовленного,и среднеуглеродистого компонента, а также частиц чениг, квадратичного отклонения к с е нем зниц чению износа, Коэффициент вариациид. го порошка производили по результа- . опреде %, Птам измерения удельной поверхности час ента ва иа ии спределялся в , о значениям коэффи ифф циента вариации судили о стабильности иегулированиеулучшении характеристик. щеток. После исОтношения среднего диаметра частиц мед- пытаний на КЗКи виб остен е и оного порошка к среднему диаметру астичастиц дилась оценка состояния щеток иуглеродистого компонента осуществляли за коллетора,счет изменения среднего диаметра частиц 50 Руглеродистого компонента при его подгоеэультаты испытаний об аз ов иР ц щетовке в вибромельнице путем изменения,ток, изготовленных из известных и и е лаР Апродолжительности размола смес ф - бгаемых композиций, и е сте и гра и- таблице,р д авлены вта, графитированного материала и высоко Как сле ет из иак следует из редставленных резульа. ри времени работы .татов испытаний, при использовании предлагаемои композиции взамен иэвестноитра частиц медного порошка кдостигаются следующие преим ества;среднему диаметру частиц углеродистого .: л чшаются изик.: у учшаются физико-механические характетавило, (щетка 1), при 20 ,ристики еток -1718312 Испытанию ма устамовке КВКСредмийизносиа амбрестемдеИОЬ 29,ии/50 ч Твердость Удепьмое зпектросопротмвлеиме Соотпозмие средмик диаиетрое частиц Композиции Измос за 50 ч Состокмме е 1 ток и коллектора ослеиспитаммй циеиттра мии падениемапрпвеиил ма перу еток,О козффициеит вариации, а козффмциемт вариац.а средиеезмачемиеИ 7,95 хоэффм"циемтьармации,. а среднеезмачемие е 6,7 29,3 1,8-21 0;25 Кольцееие полосм (еиработ 0,28 2 Ь,6 28,3 16 3,0 СЗ) ка) коллектора . Иредла гавкал:Иреер 1:етка 1 1,2 0,23пьтура меус тойчивал 0,20 Удоепетеормттельное 17"2,0 0,15 27,6 0,1 Ь 25,1 18 23 З 0,25 25,2 2,9 1,8",9 15 20,1 0,20 23,6 31 1,3 0,18 0,21 0,22 О,О 20,Ь 0,13 23,Ь 0,6 28,0 19-1;9 1,9-2,1 1,7"2,2 То ве То ве 0,18 0,19 022 86 21,3 22,9 3,0 202 19 2,8 21,8 20 27 26021 1, г,2 2,3 Треими маконтактнойпоеерхмостисток Офзеер агетка 6 3,1 , 26,8 3,0 . 8,2 0,2 Ь ИолитУра ме- устойчмеф 0,16 28,21,9-2,0 0,23 23,2 1,7 0,17 0,12 . 23 Ь 1,9-1,9 17 79 1,7 0,20 Удовлетворитель мое 2,0 . 2 О,Ь 29 26,7 0,1 0,15 20,6 2 Ь,2 0,17 То ке. Редактор Т.Юрчикова Техред М,Моргентал Корректор М,Демчик Заказ 887 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101 коэффициент трения; износ щеток на установке с короткоэамкнутым коллектором и на двигателях, установленных на вибростенде, снижается. в 1,2-1,7 раза, коэффициент тре-ния уменьшается на 19-38 происходит 5 стабилизация физико-механических характеристик: коэффициент вариации значений удельного электросопротивления уменьшается, разброс значений падения напряжения на пару щеток снижается; улучшается 10 состояние коллектора при работе щеток, снижается выработка коллектора, стабили= зируются процессы политурообразования,Формула изобретения 15 Способ изготовления металлографитовых щеток, включающий смешение медного порошка и углеоодистого компонента, содержащего предварительно размолотые натуральный графит, графитираванный 20 материал и связующее, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения физико-механических характеристик щеток,.в качестве связующего выбран высокотемпературный каменноугольный пек с температурой размягчения 120-145 С,. перед смешением медного порошка и углеродистого компонента, составляющие ингредиенты последнего размалывают в вибромельнице так, что отношение среднего диаметра частиц медного порошка к среднему диаметру частиц углеродистого компонента составляют 1,3- 2,2, а отношение. ингредиентов углеродистого компонента выбрано в мас.;Натуральный графит 10-70 Графитированный материал 10-70 Высокотемпературныйкаменноугольный пек Стемпературой размягчения120 - 145 С Остальное