Способ изготовления электрографитированных щеток для электрических машин

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦ)4 АЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 43/12 9 Н ИСАНИЕ БРЕ ТЕНИ А ВТОРОК)МУ Ъ с 1,4+1,6;2,9+3,1,гд тГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРГ)О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОП 4 РЫТИЙ(72) А.С.,ФИалков, В.С.Лазарев, А.А.Бойко, Г.И.Савина, В.П.Степанов, В.Г,.Зайчиков, В.И.Юелочков, А.П.Бобынин и В.И,Рабинович71) Всесоюзный научно-исследова-. тельский и проектно-технологический институт электроугольных изделий (53) 621.313.236 (086,6)156) 1.Патент Великобритании 9800551, кл. Г 06 С, 1958.2,Патент Великобритании В 901435, кл. 35 А, 1962.3. Авторское свидетельство СССР Ю 233783, кл. Н 01 ) 39/24, 1967.(54) 157 СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОГРАФИТИРОВАИНВХ ЩЕТОК ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИИИИН, включающий в себя приготовление пресс-порошка, прессование тела щетки, обжиг, граФитацню, пропитку суспензией фторопластаво 1130928 д сушку и термообработку при 270-440 С о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с .целью улучшения эксплуатационных свойств щеток, перед пропиткой в теле щетки со стороны ее рабочей поверхности и перпендикулярно ей выполняют отверстия на глубину рабочей части, причем расстояния между гранями щетки и центрами ближайших отверстий, диаметром отверстий и . центрами отверетий должны удовлетворять. соотношениям расстояние между гранямищетки и центрами ближайшихотверстий)диаметр отверстий;расстояние между центрами оверстий.Изобретение относится к электротехнике и касается способа изготовления щеток для электрических машин,пропитанных суспензией Фторопластаи предназначенных для работы в вакууме, либо в среде водорода, где необходимо обеспечить срок службы щетокне менее одного года,Известен способ изготовления щеток для электрических машин, при котором в тело пористой щетки путемпропитки вводят политетрафторэтилен(ПТФЭ). Для этого в пресс-порошоквводят вещество, которое после фор-,мования испаряется, оставляя поры.Подготовленное таким образом пористое тело пропитывают ПТФЭ, Пропиткурекомендуют проводить под вакуумомс последующим повышение давления 111,Однако щетки, полученные таким образом, как правило содержат в себе 20ПТФЭ лишь в поверхностном слое, таккак проникновение его вгЛубь щеткизатруднено вследствие вязкости пропитывающего состава и относительнобольших размеров частиц ПТФЭ. 25Известен способ изготовления щеток для электрических машин, в соответствии с которым угольные щетки пропитывают полиэтиленом низкогодавления, Пропитку производят по- З 0гружением в ванну с расправленнымполиэтиленом 23.Однако пропитка проникает тольков повер.ностный слой щетки, что отРицательно сказывается на ее эксплуа-З 5тационных характеристиках,Наиболее близким к изобретениюявляется способ изготовления электрографитированных щеток для электрических машин, включающий в себя приготовление пресс-порошка, прессование тела щетки, обжиг, графитацию,пропитку суспензией Аторопласта,сушку и термообработку при 2704 ОО"С Г 33Однакоиетки, полученные известным способом, обладают недостаточновысокими эксплуатационными свойствами.Цель изобретения - улучшение экс- щплуатационных свойств щеток,Указанная цель достигается тем,что согласно способу перед пропиткой в теле щетки со стороны ее рабочей .поверхности и перпендикулярноей выполняют отверстия на глубинурабочей части, причем расстояния между гранями щетки и центрами ближайших отверстий, диаметром отверстийи центрами отверстий должны удовлетворять соотношениям601,4-;1,6;ьФ2 9-:3,1,где а - расстояние между гранямищетки и центрами ближайшихотверстий;Ь - диаметр отверстий;с - расстояние между центрами отверстий.На чертеже приведена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ,П р и м е р 1, Предварительно смешивают 16,7 мас.Ъ графита окрытнокристаллического и 83,3 мас,Ъ кокса нефтяного сырого, рассеянных на грохоте 5 5 мм, при 70 С в течение 35 мин, затем в мешалку с порошками заливают смесь связующего в количестве 50 от веса сухих порошков, состоящего из 33,3 мас.Ъ плавленого каменноугольного пека и 16,7 мас.Ъ плавленной препарированной каменноугольной смолы (температура связующих - 130 С), перемешивают массу с подогревом до 120 С с закрытой крышкой в течение 45 мин и с открытой крышкой в течение 15 мин. Из выгруженной массы,при 110 С штампуют куличи размером 230 430 + 30 мм и обжигают в туннельной печи до 1200 С со скоростью подъема 10-20 ОС в час, Обожженные куличи измельчают до величины кусков не более 50 мм, затем размалывают на мельнице СМ и усредняют в трех кубовом барабанном сМесителе в течение 50 мин. Полученный порошок дисперсностью менее 0,65 мм перемешивают с подогревом до 70 фС в течение 35 мин и в мешалку при 30 С заливают 2,9% от веса сухих порошков масло камеиноугольное и перемешивают с подогревом до 100 С в течение 35 мин, затем заливают 35,8 от веса сухих порошков пек плавленный с температурой 170 С, перемешивают с подогревом до 140 ОС в течение двух часов с закрытой крышкой мешалки и при 135 С в течение 10-15 мин при открытой крышке мешалки. Выгруженную массу вальцуют два раза на однопарных вальцах при температуре валков 150 С, толщина провальцованных пластинок должны быть не более 2 мм. Провальцованную массу размалывают на мельнице СМ, усредняют в смесителе в течение 50 мин, рассеивают на сетке Р 07 и прессуют заготовки щеток при удельном давлении прессования 2000 кгс/см.Отпрессованные заготовки обжигают в туннельной печи до 1200 фс со скоростью подъема температуры 10-20 фс в час. После обжига и разбраковки по внешнему виду заготовки графитируют при 2850 ОС, подвергают механической обработке и перед пропиткой суспензией ФторопластаД на сверлильном станке выполняют отверстия перпендикулярно рабочей поверхности на высоту рабочей части щетки диаметром 2 мм. Расположение отверстий вы. П р и м е р 4. Заготовки щетокбирают таким образом, чтобы выдер- готовятся аналогично примеру 1, ноживалось соотношением расстояний меж отверстия перед пропиткой в теле щетду гранями щетки и центрами ближай-. ки не выполняются. После пропитки,ших отверстий, диаметром отверстий сушки и термообработки проводятсяи расстоянием между центрами отверс испытания образцов по тем же парати какт йметрам, что и в примере 1, Резуль 1,5; = 3, т е. таты испытаний приведены в табл. 1.расстояние между гранями щетки и П р и м е р 5, Заготовки щетокцентрами ближайших отверстий равно готовятся аналогично примеру 1,но ле 3 мм, а расстояние между центрами от ред пропиткой в теле щетки выполняетверстий составляет б мм, Таким обра- ся отверстие диаметром 2 мм,располозом на рабочей поверхности щетки жение отверстий выбирается таким обплощадью 32 30 мм" иэготавлфается разом,чтобы выдерживалось сортношение20 отверстий. После выполнения от- . растояний а/Ь,рагное 1,3 и с/Ь,рав-.верстий заготовки щеток пропитыва ное 2,8, т.е. расстояние между граются суспензией фторопластаД плот- нями щетки и центрами ближайших отностью 1,14 10 кг/м с выдержкой верстий равно 2,6 мм, а расстояниез 3под вакуумом перед пропиткой в тече- между центрами отверстий составляетние 15 мин, Время выдержки заготовок 5,8 мм, таким образом на рабочей пов суспензии фторопластаД 30 мин. верхности щетки площадью 32 30 мм 2После пропитки и сушки заготовки ще изготавливается 42 отверстия. После20ток подвергаются термообработке при пропитки, сушки и термообработки проо370 С в низкотемпературной печи в водятся испытания образцов по темзащитной газовой среде. Подъем тем- же параметрам, что и в примере 1,пературы - 40-50 фС в час. После ох- Результаты испытаний приведены влаждения отбираются образцы для оп табл. 1,ределения содержания процента пропит- П р и м е р б. Заготовки щетокки,механической прочности на сжатие, готовятся аналогично примеру 1, норавномерности процента пропитки,меха- перед пропиткой в теле щетки выполнической прочности на сжатие, равно- няются отверстия диаметром 3 мм, расмерности распределения бторопласта по 30 стояние отверстий выбирается такимобъему щетки, Далее щетки подверга- образом, чтобы выдерживалось соотноются испытаниям на срок службы, .Ре- шение расстояния /ь, равное 1,7 изультаты испытаний приведены в с/Ь, равное 3,2, т.е. расстояние1между гранями щетки и центрами блиП р и м е р 2. Заготовки щеток 35 жайших отверстий равно 5,1 мм, а расготовятся аналогично примеру 1, но стояние между центрами - 9,6 мм, таперед пропиткой в теле щетки выпол- .ким образом на рабочей поверхностиняются отверстия диаметром 4 мм в щетки площадью 32 30 мм изготавликоличестве 9 шт, Расстояние между вается 9 отверстий. После пропитки,гранями щетки и центрами ближайших 40 сушки и термообработки проводятсяотверстий 12 мм, т.е, выдерживается. испытания образцов по тем же параметсоотношение 8;Ь:с,как - :1,5, =3.с Рам, что и в пРимере 1. Результатыиспытаний приведены в табл. 1.целью получения равномерной пропитки Анализируя полученные результатыпо всему объему щетки. после пропит испытаний щеток, изготовленных поки, сУшки и термообработки проводят- пРимеРам 1-6, можно сделать вывод,ся испытания образцов по тем же па- что только при Распределении пропитРаметрам, что и в примере 1. Резуль ки по всему рабочему объему щетки,таты испытаний приведены в табл, 1 достигаемом выполнением перед пропит-.П Р и м е р 3. Заготовки щеток кой в теле щетки отверстий перпендиготовятся аналогично примеру 1, но 50 1 кулярно ее рабочей поверхности на выперед пропиткой в теле щетки перпен- соту ее рабочей части таким образом,дикулярно ее рабочей поверхности вы- чтобы расстояния между гранями щетполняются отверстия диаметром 2 мм, ки и центрами ближайших отверстий,расстояние между гранями щетки и .диаметром отверстий и центрами отр б ижайших отверстий равно верстий выдерживались в соотноше 552 мм, а расстояние между центрами, виях и/Ь, равном 1,4-1,6 и с/Ь, равотверстий - 4Р й - 4 мм, т.е. отверстия вы- ном 2,9-3,1, можно изготовить электполняются с уменьшенным соотношением рическую щетку, работающую на коль 8;Ь:с, что приводит к увеличению ко- цах турбогенераторов и синхронныхличества отверстий до 56 .шт значи-. Я компенсаторов в среде водорода стельном сниженУ с ижению прочностных харак-. ресурсом работы не менее одного годаФтеристик щетки и повышенному износу 1 пример 11, Электрические щетки,при испытаниях на реальных машинах, изготовленные с .Равномерным распреРезультаты испытаний приведены в . делением пропитки по всему объемутабл. 1, 65 пример 5 ), ио а уменьшенным соотноСрок службы,Примечание Способ Пример Предлагаемый 2,48 Износ поверхностиконтактных колец впределах нормы( проточка, шлифовка колец производится 1-2 раза вгод ) 6380 2,98 5817 Износ поверхности контактных колец в пределах нормы 5,80 2983 То же Известный 4,32 4310 4,51 3567,27 Износ поверхностиконтактных колец впределах нормы 3,82 4683,87 Износ поверхностиконтактных колец впределах нормы шением расстояний между гранями щетки, центрами ближайших отверстий идиаметром отверстий (а/Ь равно 1,3),а также с уменьшенным соотношениемрасстояния между отверстиями и диаметром отверстий (с/Ь равно 2,8) имеют недостаточную механическую прочность из-эа значительного сниженияплощади живого сечения рабочей поверхности щетки и, как правило; повышенный износ, приводящий к значительному снижению срока службы щеток. Электрические щетки изготовленные с увеличенным соотношением расстояний между гранями щетки, центрами ближайших отверстий (например, 5м/Ь равно 1,7), а также с увеличенным соотношением расстояний междуцентрами отверстий и диаметром (на-.пример, с/Ъ равно 3,2, пример 6)после пропитки суспензией фтороплас Ота имеют пропитку не по всему объему щетки, имеются полости, на всюглубину рабочей части не пропитанные фторопластом, что приводит кповышенному износу щетки, снижению 25".рока службы щетки. Электрические щетки, изготовленные по примеру 4 (известный способ.),после пропитки суспензией Фторопласта имеют пропитку не по всему объему щетки, а в виде ободка толщиной3-7 мм, и после износа контактногоповерхностного слоя (имеющего пропитку) наблюдается катастрофическийизнос щеток, значительно снижающийсрок их службы.В табл.2 приведена зависимостьсодержания фторопласта и распределение его по объему щетки от способаизготовления.В табл. 3 приведена зависимостьмеханической прочности от величинырабочей поверхности образцов.Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа изготовления щеток для электрических машин спропиткой суспенэией фторопластаДпо сравнению с известным заключается в увеличении срока службы щеток в1,5-2 раза, но не менее 1 года, засчет обеспечения равномерного распределения пропитки по всему объемущетки,1 Повышенный износповерхности контактных колец (проточка, шлиФовка колецпроизводится не реже3-4 раэ в год1130928 Таблица 2 Содержание фторопласта, мас.Ъ Распределение фторопласта по Обаемузаготовок щеток Содержание фторопласта по ФЭО ф045238, мас.В Способ попримеру 3,28 1,5-4,5 1,5-4,5 1,5-4,5 1,5-4,5 1,5-4,5 Равномерное 3,01 3 3,4 2,36 НеравномерноеРавномерное 3,14 Неравномерное 1,5-4,5. 2,81. Таблица 3 Способпо примеру Площадь рабочей Количество вы поверхностиполненных отщетки, см верстий Механическаяпрочность насжатие,кгс/см Площадьзанимаемая отверстиями,см 20 9,60 0,63 380 9,60 1,13 325 9,60 1,75 210 9,60 415 42 9,60 1,31 280 9,60 0,63 380 Составитель В.ЧерноваРедактор О.Вугир . . Техреду.кастблевич Корректор И.йуска Заказ 9619/38 Тирам 590. Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5