Щетка для электрических машин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 6 А 1 9 5 Н 01. В 39/1 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДООМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪС(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектно-технологический институт электроугольных изделий(56) Бордаченков А,МГнездилов Б.В. Коллекторно-щеточный узел электрических машин локомотивов, М.: Транспорт, 1974, с. 159.(54) ЩЕТКА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН(57) Использование: электрические машины, работающие в тяжелых условиях по коммутации при значительном воздействииударных и вибрационных нагрузок, наприИзобретение относится к электротехнике и касается щеток для электрических машин, работающих в тяжелых условиях по коммутации при значительном воздействии ударных и вибрационных нагрузок, например, тяговых электрических машин.Известна щетка для электрической машины, содержащая две одинаковые раэрезные в тангенциальном направлении элементарные части, в каждой из которых с двух сторон рт цбнтральной оси в аксиальном направлении закреплены токоведущие провода, резиновую прессованную накладку, в которой выполнены отверстия для фикмер, тяговые электрические машины, Сущность изобретения; в щетке резиновая накладка и твердая прокладка в сечении, перпендикулярном центральной оси щетки, выполнены ступенчатой форсы, В верхней ступеньке накладки слева выполнено отверстие для ее фиксации на одном из проводов одной элемента рной части, в нижней ступеньке накладки справа выполнено отверстие для фиксации на одном из проводов другой элементарной части, в верхнейи нижней ступеньках прокладки выполнены отверстия для фиксации прокладки на остальных проводах элементарных частей. Плоскость, разделяющая верхнюю и нижнюю ступеньки накладки З и прокладки, совпадает с плоскостью развязки щетки, Высота (а) ступеньки накладки и прокладки связана с тангенциальным размером (Ь) элементарной части щетки следую- а щим соотношением: а; Ь 0,78 - 0,97. 1 з.п.ф-лы, 4 ил., 2 табл. сации накладки на токоведущих проводах, 0. Другой разновидностью конструкции щетки является наличие сверху резиновой накладки тексталитовой прокладки.аеайНедостатки известной щетки заключаются в том, что из-за плохой теплопроводности резиновой накладки в условиях ограниченного охлаждения щеток узел .крепления токоведущего провода подвержен значительному воздействию термических нагрузок, что приводит к увеличению , электросопротивления между токоведущим приводом и щеткой, в результате чего возрастают электрические потери в узле креп 178657610 15 20 25 а . Ь= 0,78 - 0,97,35 40 50 ления, Надежность щеток в эксплуатацииснижается из-за ослабления закреплениятоковедущих проводов и их выпадания.Кроме того, из-за сложности известныхрезиновых накладок, изготавливаемых с использованием дорогостоящей пресс-формы, а также из-за дополнительнойустановки прокладок себестоимость щетокдостаточно высока.Известна также щетка для электрической машины, содержащая накладку из полости резины, шприцованной в аксиальномнаправлении щетки, с определенными соотношениями размеров щетки и накладки,Недостатки известной щетки связаны свозрастанием электрических потерь в узлекрепления токоведущего провода, снижением надежности в процессе эксплуатациии высокой себестоимостью, связанной сприменением ручного труда при проведе-.нии операции сборки и фиксации резиновойнакладки на токоведущих проводах;Цель изобретения - повышение надежности, снижение электрических потерь в узле крепления токоведущего провода впроцессе эксплуатации, а также снижение:себестоимости щетки,Указанная цель достигается тем, что вщетке для электрической машины, содержащей одинаковые, разрезные в тангенциальном направлении части, в каждой изкоторых с двух сторон от центральной осизакреплены токоведущие провода, и резиновую накладку с отверстиями, в которыхона фиксируется на токоведущих проводах,накладка в сечении, перпендикулярномцентральной оси щетки, выполнена ступенчатой формы, причем в верхней ступенькенакладки отверстие для ее фиксации на проводе выполнено с одной стороны от центральной оси, а в нижней ступеньке - спротивоположной относительно центральной оси стороны щетки, причем плоскостьсечения, разделяющая верхнюю и нижнююступеньки, совпадают с плоскостью разрезки щетки, а высота (а) ступеньки и тангенциальный размер (Ь) частей щетки связаныследующим соотношением; а: Ь =- 0;78-0,97,Указанная цель также достигается и в другой разновидности предложенной щетки,отличающейся тем, что щетка дополнительно содержитпрокладку, установленную нанакладке и имеющей аналогичную ей формуи размеры в сечении, перпендикулярномцентральной оси,На фиг,1 показана предлагаемая щетка,общий вид; йэ фиг.2 - сечение щетки А - А;на фиг,3 - сечение накладки гцетки Б-Б; нафиг,4 - вариант щетки по Фи 1 с установкойдополнительной 11 рогл;1 дки. Щетка 1 состоит из одинаковых, разрезных в тангенциальном направлении, элементарных частей 2 и 3, в каждойиз которых с двух сторон от центральной оси 4, закреплены токоведущие провода 5,Провода 5 закреплены способом конопатки с помощью конопаточного порошка 6, На провода 5 одета резиновая накладка 7, Накладка 7 в сечении Б - Б, перпендикулярном центральной оси 4, выполнена ступенчатой формы, состоящей из верхней ступеньки 8 и нижней ступеньки 9. В верхней ступеньке 8 накладки 7 с одной стороны от центральной оси 4 выполнено отверстие 10, в котором накладка 7 фиксируется на одном из проводов 11 одной элементарной части 2, В нижней ступеньке 9 накладки 7 с другой стороны от центральной оси 4 выполнено отверстие 12 для фиксации накладки 7 на одном из проводов 13 другой элементарной части 3, Плоскость сечения 14, разделяющая верхнюю (8) и нижнюю (9) ступеньки накладки 7, совпадают с плоскостью 15 разрезки щетки, Высота ступеньки а и тангенциальный размер элементарной части Ь связаны следующим соотношением; 30 При соотношениях а: Ь, выходящих зауказанные пределы, работа щетки в эксплуатации ухудшается. Если соотношение ниже предлагаемого предела, то резко возрастает брак при пробивке отверстий изза разрыва резины.При соотношении а; Ь выше предлагаемого предела увеличивается количество случаев зависания щетки в обойме щеткодержателя, снижается надежность работы щетки в эксплуатации, Другой разновидностью предложенной щетки является установка прокладки 16 на фиг,4 на резиновую накладку. Прокладка имеет форму и размеры в сечении, перпендикулярном центральной оси, аналогичные резиновой накладке.Известные и предлагаемые щетки одной и той же марки ЭГ 841 испытывали на тяговых двигателях большегрузных дизельэлектрических автосамосвалов "беЛАЗ" в Нерюнгринском угольном бассейне Якутской АССР, Щетки с дополнительной установкой на накладки прокладок, выполненные в марке ЭГ 61 А, испьтывали на тяговых электрических двигателях пассажирских электровозов ЧС 7 в локомотивном депо Ленинград-Пассажирский Октябрьской ж,д,Результаты испытаний представлены в табл, 1 и 2.Надежность щеток оценивали по методике ЖЦИП 680203.077 "Порядок сбора и1786576 35 Таблица 1 Результаты испытаний известных и предлагаемых щеток Себестоимость щетки,руб. Соотношение размеров а:Ь Мощность электрическихх потерь, кВт ч/узел Щетка Показатели на ежности еток Минимальная наработка до отказа мм/1000 км количество внезапных отказовсл/1000 км стандартное отклонение мм/1000 км средняя интенсивность из- нашивания мм/1000 км Известная; аналог прототип Предлагаемая 1 2 3 4,0,28 0,22 14,4 16,3 68,0 51,0 0,019 0,015 1,84 1,80 1,23 1,14 0,009 0,004 0 004 0,007 0,011 0,19 0,17 0,14 . 0,18 0,20 42,5 34,0 30,6 37,4 44,2 0,77 0,78 0,85 0,97 0,98 18,1 20,5 24,3 21,4 17,5 1,72 1,72 1,72 1,72 1,72 1,05 0,92 0.78 0,84 1,08 обработки информации о надежности щеток для тяговых электрических машин". Мощность электрических потерь в году определяли по формуле;5й = Лй Т,(кВт, ч) где- сила тока длительного режима, протекающего через один токоведущий провод, А;ЬВ - изменение переходного электро сопротивления между щеткой и токоведущими проводами, Ом;Т - время работы под током в году, ч.Как следует из представленных результатов применение предлагаемой щетки вза мен известной (прототип) позволяет реализовать следующие преимущества: повышается надежность щеток; в 1,2-1,4 раза снижается средняя интенсивность изнашивания; на 26 - 49;4 увеличивается значение 20 минимальной наработки до отказа; более чем в 4 раза уменьшается количество внезапных отказов, связанных с выпаданием токоведущих проводов; за счет снижения и стабилизации температурных нагрузок в 25 1,35-1,65 раза умен ьшается мощность электрических потерь в узле крепления токоведущего провода; себестоимость щетки снижается на 10,5 за счет снижения материалоемкости накладки и прокладки и 30 уменьшения трудоемкости при сборке щеток. Формула изобретения 1, Щетка для электрических машин, содержащая одинаковые разрезные в тангенциальном направлении части, в каждой из которых с двух сторон от центральной оси закреплены токоведущие провода, и резиновую накладку с отверстиями, в которых она фиксируется на токоведущих проводах, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и снижения электрических потерь в узел крепления токоведущего провода в процессе эксплуатации, а также снижения себестоимости щетки, накладка в сечении, перпендикулярном центральной оси щетки, выполнена ступенчатой формы, причем в верхней ступеньке накладки отверстие для ее фиксации на проводе выполнено с одной стороны от центральной оси, а в нижней ступеньке - с противоположной относительно центральной оси стороны, причем плоскость сечения, разделяющая верхнюю и нижнюю ступеньки, совпадают с плоскостью разрезки щетки, а высота а ступеньки и тангенциальный размер Ь частей щетки связаны следующим соотношением:а: Ь=0,78-0,97,2, Щетка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она дополнительно содержит прокладку, установленную на накладке и имеет аналогичную ей форму и размеры в сечении, перпендикулярном центральной оси.1786576 Таблица 2 Результаты испытаний известных и предлагаемых щеток на тяговыхдвигателях пассажирских электровозов ЧС 7 в локомотивном депо Ленинград-Пассакирский Октябрьской ж.д, Показатели на ежности еток Себестоимость щетки,руб. Соотношение размеров а:Ь Щетка стандартное отклонение мм/10 т км 75,6 67,5 0,25 0,21 0,042 0,026 282,2 307,0 2,57 2,49 1,18 1,09 онгенццольнпе опра 3 леноеРогнопрадлениеРОГ Я Известная: аналог прототип Предлагаемая 1 2 3 4 50,77 0,78 0,85 0,97 0,98 средняя интенсивность из- нашивания мм/10 т км 0,98 0,93 0,87 0,92 1,00 0,19 0,17 , 0,15 0,16 0,20 Минимальная наработка до отказа мм/10 т км 343,1 357,2 388,9 364,6 333,3 количество внезапных отказов сл/1 мщ щ 0,017 0,009 0,006 0,008 0,014 2,24 2,24 2,24 2,24 2,24 Мощность электрических потерь, кВт ч/ узел 48,6 45,9 40,5 54,0 62,1