Композиция для изготовления токосъемников

 

Использование: изготовление вставок для токоприемников электроподвижного состава, а также щеток электрических машин, используемых в электродвигателях с высокими скоростями оборотов. Сущность изобретения: композиция, содержащая электрографит, фенолформальдегидную смолу, алюминий, дополнительно содержит кокс прокаленный и стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас. % : электрографит 67,0 - 75,0, фенолформальдегидная смола 11,0 - 22,0 кокс прокаленный 5,0 - 12,0, стеарат цинка 0,5 - 2,0, алюминий - остальное. Причем целесообразно вводить кокс прокаленный и стеарат цинка в соотношении 6 - 10 : 1. 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике и касается композиции для изготовления токосъемников, например вставок для токоприемников электроподвижного состава, а также щеток электрических машин. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик токосъемников за счет увеличения ударной вязкости материала, снижения абразивного воздействия вставки на контактный провод, повышения износостойкости при работе во влажных условиях. Сущность изобретения заключается в следующем. Известная композиция для изготовления токосъемников, содержащая электрографит (графитовый порошок высокой чистоты с содержанием золы не более 0,3%), фенолформальдегидную смолу, алюминий, дополнительно содержит кокс прокаленный и стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%: Электрографит 67-75 Кокс прокаленный 5-12 Фенолформальде- гидная смола 11-20 Стеарат цинка 0,5-2,0 Алюминий Остальное Кокс прокаленный, введенный в композицию, повышает адгезионную способность связующего к наполнителю, увеличивает выход твердого остатка, упрочняет систему связующее-наполнитель, повышая тем самым ударную вязкость материала, (т.е. способность материала выдерживать ударные нагрузки). Кроме того, частицы кокса, в отличие от карбида кремния, хорошо распределяются в массе графитового порошка и способствуют равномерной подчистке углеродной избыточной пленки на контактном проводе, тем самым ликвидируется неравномерность износа провода. Введение кокса в композицию снижает ее пластические свойства. Стеарат же цинка восстанавливает пластичность композиции, позволяет получить при прессовании материал с повышенной плотностью, уменьшить его влагоемкость. Вставки во влажную погоду оказываются значительно более работоспособными. При этом важно соблюдение количества вводимых порошков. Предлагаемое техническое решение позволяет получать и более износостойкие щетки за счет увеличения ударной вязкости материала, используемые для электродвигателей с высокими скоростями оборотов. П р и м е р 1 (прототип). 79,7 мас.% электрографита (ТУ 48-20-54-84) перемешивали в Z-образном смесителе в течение 10 мин, затем добавляли 3 мас. % алюминия (ГОСТ 60-58-73) с диаметром частиц менее 71 мк и 0,3 вес.% гранулированного карбида кремния (ОСТ6-441-78). Массу перемешивали в течение 50 мин. В усредненную смесь порошков вводили 17 мас.% связующего - фенолформальдегидную смолу СПФО11Л - и перемешивали в течение 40 мин. Массу выгружали из смесителя и вальцевали на вальцах БВ-800Э 3-кратно при температуре валков 135-145^оС. Провальцованную массу размалывали на мельнице ДМ-300, просевали через сетку 045. Из пресс-порошка прессовали на 63-тонном прессе при удельном давлении 900 кгс/см², температуре 175-185^оС и выдержке 1,5 мин вставки размером 29х88х17,5 мм. Из пресс-порошка также прессовали на 63-тонном прессе при удельном давлении 1200 кгс/см², температуре 175-175^оС и выдержке 1,5 мин блоки размером 29х88х25 мм. Из блока путем механообработки готовили щетки размером 8х12,5х20 мм. П р и м е р 2. 71 мас.% электрографита (ТУ 48-20-54-84) и 8 мас.% кокса прокаленного (ТУ 14-7-80-86), измельченного и просеянного через сито 07, смешивали в Z-образном смесителе в течение 30 мин. К полученному таким образом, усредненному наполнителю добавляли 17 мас.% связующего - фенолформальдегидной смолы марки СФПО11 (ТУ 18-694-80) - и вновь перемешивали в течение 40 мин. Массу выгружали из смесителя и вальцевали на вальцах БВ-800Э 3-кратно при температуре валков 135-145^о. Провальцованную массу размалывали на мельнице ДМ-300, просевали через сетку 045. В полученный порошок вводили 3 мас.% алюминиевого порошка (ГОСТ 60-58-73) и 1 мас.% стеарата цинка (ТУ 6-09-4473-77), соотношение кокса и стеарата цинка составляет 8:1. Смесь перемешивали в течение 40 мин в Z-образном смесителе и выгружали. Из полученного порошка прессовали на 63 тонном прессе при удельном давлении 900 кгс/см², температуре 175-185^оС и выдержке 1,5 мин вставки размером 28х88х17,5 мм. Из того же порошка прессовали блоки размером 29х88х25 мм на 63-тонном прессе при удельном давлении 1200 кгс/см², температуре 175-185^оС в течение 1,5 мин. Из блоков путем механообработки готовили щетки размером 8х12,5х20 мм. П р и м е р 3. 71 мас.% электрографита (ТУ 14-48-20-54-84) и 8 мас.% кокса прокаленного (ТУ 14-7-80-86), измельченного и просеянного через сито 07 смешивали в Z-образном смесителе в течение 30 мин. К усредненному таким образом наполнителю добавляли связующее - фенолформальдегидную смолу марки СФ-342 - в количестве 17 мас.% и вновь перемешивали в течение 40 мин. Массу выгружали из смесителя и вальцевали на вальцах БВ-800Э 3-кратно при температуре валков 115-125^оС. Провальцованную массу размалывали на мельнице ДМ-300, просевали через сетку 045. В полученный порошок вводили 3 мас.% алюминиевого порошка (ГОСТ 60-58-73) и 1 мас.% стеарата цинка (ТУ 6-09-4473-77), соотношение кокса и стеарата цинка составляет 8:1). Смесь перемешивали в течение 40 мин в Z-образном смесителе и выгружали. Из полученного порошка прессовали на 63-тонном прессе при удельном давлении 900 кгс/см², температуре 175-185^оС и выдержке 1,5 мин вставки размером 28х88х17,5 мм. Вставки обжигали в печи Ц105 при температуре 900^оС в среде азота. Из того же пресс-порошка прессовали блоки размеpом 29х88х25 мм на 63-тонном прессе при удельном давлении 1200 кгс/см², температуре 175-185^оС и выдержке 1,5 мин. Блоки обжигали в печи Ц 105 при температуре 900^оС в среде азота. Из блоков путем механообработки готовили щетки размером 8х12,5х20 мм. П р и м е р ы 4-11. По технологическому процессу, изложенному в примере 2, изготовили композиции с предельными и запредельными значениями компонентов и соотношений кокса и стеарата цинка, из которых были изготовлены вставки и щетки электрических машин. Вставки, изготовленные по примерам 1-11, испытывали на ударную вязкость по величине разрушающего усилия на разрывной машине Р-5 и подвергали эксплуатационным испытаниям на маршруте со следующими характеристиками: Марка контактного провода МФ-85 Тип подвески Цепная Число пересечения с трамвайными линиями 12 Число пересечения троллейбусных линий 5 Длина контактной сети, км 9,72 Влажность воздуха 80% при температуре 20-22^оС. Щетки электрических машин, изготовленные по примерам 1-11, испытывали на высокоскоростном короткозамкнутом коллекторе КЗК-95. Результаты испытаний токосъемников (троллейбусных вставок и щеток электрических машин) представлены в таблице. Как следует из анализа результатов испытаний токосъемников, полученных из известной (прототипа) и предлагаемой композиции, предлагаемое техническое решение позволяет существенно улучшить эксплуатационные характеристики изделий. Введение кокса прокаленного и стеарата цинка в композицию позволяет в 1,4-1,6 раза увеличить ударную вязкость (примеры 2-7, см. данные по разрушающему усилию) композиции, что существенным образом сказывается на ресурсе вставок по разрушению: ресурс увеличивается в 2,5-3 раза. Уменьшается в 1,5-1,7 раза износ вставок на 100 км пробега, износ контактного провода равен 0. Результаты испытаний данного материала как щеточного на высокоскоростном коллекторе обнаруживают его большую износостойкость, меньший коэффициент трения, меньшее переходное падение напряжения, что особенно важно при эксплуатации выскоскоростных двигателей, применяемых в бытовой технике. Таким образом, дополнительное содержание в композиции кокса прокаленного и стеарата цинка в определенном соотношении между ними дает возможность существенно улучшить эксплуатационные характеристики токосъемников, особенно при работе во влажных условиях. Несоблюдение указанных соотношений приводит к нарушению пластичности композиции, ее формуемости, к нарушению режима эксплуатации за счет образования избыточной (или наоборот недостаточной) углеродной пленки на контактном проводе (коллекторе). Это подтверждается данными полученными по износу вставки на 100 км пробега и ресурсу по разрушению (примеры 9, 10 и 11).

Формула изобретения

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОКОСЪЕМНИКОВ, содержащая электрографит, фенолформальдегидную смолу, алюминий, отличающаяся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, она дополнительно содержит прокаленный кокс и стеарат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Электрографит - 67,0 - 75,0
Фенолформальдегидная смола - 11,0 - 20,0
Прокаленный кокс - 5,0 - 12,0
Стеарат цинка - 0,5 - 2,0
Алюминий - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002

Извещение опубликовано: 20.05.2002        

---