композиция для изготовления щеток электрических машин
Классы МПК: | H01R39/22 со смазочными или полировочными ингредиентами H01R43/12 изготовление щеток |
Автор(ы): | Чупарова Л.Д., Бороха И.К., Дербенев В.А., Коршунов Г.М., Демидова А.И., Степанов В.П. |
Патентообладатель(и): | Государственное унитарное предприятие "Научно- исследовательский и проектно-технологический институт электроугольных изделий" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-12-09 публикация патента:
10.05.2001 |
Изобретение относится к электротехнике и касается композиции для изготовления щеток электрических машин, в частности щеток для двигателей железнодорожного и городского транспорта. Композиция содержит каменноугольный пек, печную и термическую сажу, кокс пековый и фенолформальдегидную смолу при следующем соотношении компонентов, мас.%: каменноугольный пек 36 - 38, печная сажа 21 - 23,5, термическая сажа 25 - 29,5, кокс пековый 5 - 6, фенолформальдегидная смола 3 - 4. Техническим результатом является улучшение экологии производства щеток и их эксплуатационных свойств. 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Композиция для изготовления щеток электрических машин, содержащая каменноугольный пек, печную сажу и фенолформальдегидную смолу, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кокс пековый и термическую сажу при следующем соотношении компонентов, мас.%:Каменноугольный пек - 36 - 38
Печная сажа - 21- 23,5
Термическая сажа - 25 - 29,5
Кокс пековый - 5-6
Фенолформальдегидная смола - 3 - 4
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике и касается композиций для изготовления щеток электрических машин, например щеток для двигателей железнодорожного и городского транспорта. Известна композиция для изготовления щеток, содержащая технический углерод (сажу) и связующее - каменноугольный пек в количестве 60 - 65 вес.% по отношению к наполнителю (авт.свид. СССР N 122801, МКИ H 01 R 43/12). Композиция обеспечивает образование структуры сажевых агрегатов и сообщающихся нитевидных пор, что, в свою очередь, обуславливает хорошую коммутацию щеток в процессе их испытаний и эксплуатации на электрических машинах. Указанная структура образуется в процессе совместного вибропомола сырьевых материалов. Недостатком композиции является нестабильность физико-механических характеристик материала. Известна также композиция для изготовления щеток, содержащая технический углерод (печную сажу), каменноугольный пек и фенолформальдегидную смолу в количестве 2 вес.% к пеку. ("О свойствах углеграфитовых материалов на основе модифицированных пеков" Чупарова Л.Д., Назина Г.А., Суслина В.И., Константинова Д.С. - Цветные металлы, 1986, N 11, стр. 47-49 - прототип). Введение фенолформальдегидной смолы повышает прочностные характеристики материала. Щетки, изготовленные из данной композиции, износостойкие и хорошо коммутируют. Недостатком данной композиции является нестабильность (разброс) износа щеток, устанавливаемых на двигатель, что ухудшает работу самого тягового двигателя в процессе эксплуатации. Кроме того, тонкое измельчение сырьевых материалов, которое используется при изготовлении данной композиции, приводит к ухудшению экологии за счет повышенного содержания пыли в производственном помещении. В состав пыли входит канцерогенный компонент - пек. Техническим результатом изобретения является улучшение экологии производства щеток и их эксплуатационных свойств за счет снижения разброса износа щеток и улучшения коммутирующих свойств. Технический результат достигается тем, что известная композиция для изготовления щеток электрических машин, содержащая каменноугольный пек, печную сажу и фенолформальдегидную смолу, дополнительно содержит кокс пековый и термическую сажу при следующем соотношении компонентов, мас.%:Каменноугольный пек - 36 - 38
Печная сажа - 21 - 23,5
Термическая сажа - 25 - 29,5
Кокс пековый - 5 - 6
Фенолформальдегидная смола - 3 - 4
Промышленная применимость предлагаемого технического решения несомненна, т. к. основными потребителями щеток электрических машин, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения, является городской и железнодорожный транспорт (троллейбусы, трамваи, электропоезда). Щетки обеспечивают не только необходимый пробег транспорта, но и улучшают техническое состояние двигателя, качество настройки его в коммутационном отношении, условия его работы. Сущность изобретения заключается в следующем. На основе совместного виброизмельчения в шаровых вибромельницах наполнителя и связующего создан целый класс щеток, обеспечивающих работу тяговых двигателей городского и железнодорожного транспорта. Материал конкурентноспособен со щетками такого же назначения, выпускаемыми крупнейшими мировыми фирмами: Морганайт, Ля Карбон, Хоффман и Ко и др. Основной недостаток щеток - нестабильность электрофизических и износных характеристик щеток в одном комплекте, устанавливаемом на двигатель. Это приводит к следующим последствиям: происходит неравномерный износ щеток, в связи с чем меняется давление на неравномерно изношенные щетки, из-за чего происходит нарушение распределения тока между параллельно соединенными щетками и под некоторыми из них возникает искрение. Это приводит, в конечном итоге, к заметному нарушению работы щеточно-коллекторного узла. ("Исследование зависимости износа щеток марки ЭГ-61 от условий эксплуатации" Б. В. Сизов, Г. И. Крылов. Труды Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-технологического института электроугольных изделий: Выпуск 3. М.: Энергия, 1975 г. стр. 229-234). Нестабильность свойств обусловлена тем, что структура щеточного материала, формируемая путем совместного виброизмельчения сырьевых материалов, может в одном и том же объеме колебаться от пористой до сажевых агрегатов, от сажевых агрегатов до монолитной, что существенно сказывается на износостойкости щеток. ("Углеродистые материалы А.С. Фиалков. М. : Энергия, 1979 г. стр. 74). Формирование структуры щеточного материала, обладающей достоинствами материала, получаемого путем виброизмельчения, но лишенной основного недостатка, а именно, существенного разброса электрофизических и износных показателей, является актуальной задачей. Эта задача решается путем введения в композицию, содержащую каменноугольный пек, печную сажу и фенолформальдегидную смолу, дополнительно кокса пекового и термической сажи. При этом операция виброизмельчения из технологического процесса исключается, что приводит к улучшению экологии. Кокс пековый фракции (-07), добавленный в композицию, восстанавливает адсорбционную способность наполнителя до той величины, которой характеризуется виброизмельченный наполнитель (табл. 1). Адсорбционная способность оценивалась методом потенциометрического титрования, в основе которой лежит адсорбция ионов железа из растворов окислительно-восстановительной системы 2-х и 3-х валентного железа (методика НИИЭИ). Структура сажевых агрегатов, полученная виброизмельчением, характеризуется нитевидными порами, равномерно распределенными в материале. Это дает возможность равномерно пропитывать материал. Для образования аналогичных нитевидных пор в предлагаемой композиции, сформированной без предварительного виброизмельчения сырьевых материалов, вводится термическая сажа. Усадка материала на основе печной сажи и связующего и на основе термической сажи и связующего отличается на 15-20% при обжиге и графитации, за счет этой разницы и образуются нитевидные поры. Ниже приведены конкретные примеры изготовления композиции. Пример 1 (прототип). Технический углерод (печную сажу) марки ПМ-16Э (ТУ 3831515-04-92), каменноугольный пек с температурой размягчения 120oC, просеянный через грохот с размером ячеек 50х50 мм и фенолформальдегидную смолу (ТУ 6-05-1370-90) в соотношении (мас.%): 59,9:38,9:1,2 загружали в вибромельницу М400. Сырьевые материалы подвергались совместному измельчению в течение 40 мин при амплитуде колебаний вибромельницы A = 5,0 мм. Шихту выгружали, подвергали пластификации на двухпарных вальцах при температуре 220oC. Полученную массу измельчали на дробилке ДМ-300, просевали через сетку 025, усредняли в 400 л Z-образном смесителе. Из пресс-порошка прессовали блоки размером 115х75х30 мм при давлении 100
![композиция для изготовления щеток электрических машин, патент № 2166817](/images/patents/305/2166040/177.gif)
![композиция для изготовления щеток электрических машин, патент № 2166817](/images/patents/305/2166040/177.gif)
![композиция для изготовления щеток электрических машин, патент № 2166817](/images/patents/305/2166040/177.gif)
Технический углерод (печную сажу) марки ПМ-16Э (ТУ 3831515-04-92) и термическую сажу марки Т-900 ((ГОСТ 7885-86) в количестве 23,3 мас.% и 28,9 мас. % соответственно загружали в Z-образный смеситель. Добавляли измельченный и просеянный через сетку 07 кокс пековый (ТУ 14-7-80-86) в количестве 5,8 мас.%. Порошки перемешивали в течение 20 мин. Затем в смеситель загружали связующие материалы: измельченный и просеянный через сетку 07 каменноугольный пек с температурой размягчения 65oC (ГОСТ 10200-83) в количестве 38,0 мас. % и просеянную через сетку 01 фенолформальдегидную смолу СФП 011Л (ТУ6-05-1370-90) в количестве 4,0 мас.%. Сырьевые материалы перемешивали в течение 45 мин. Шихту выгружали, подвергали пластификации на двухшнековом смесителе при температуре 125 - 140oC. Полученную массу размалывали на дробилке ДМ-300, просевали через сетку 045, усредняли в 400 л Z-образном смесителе. Из пресс-порошка прессовали блоки размером 115х75х30 мм при давлении 100
![композиция для изготовления щеток электрических машин, патент № 2166817](/images/patents/305/2166040/177.gif)
![композиция для изготовления щеток электрических машин, патент № 2166817](/images/patents/305/2166040/177.gif)
Класс H01R39/22 со смазочными или полировочными ингредиентами
способ изготовления щеток для электрических машин - патент 2115982 (20.07.1998) | |
способ изготовления щеток для электрических машин - патент 2075804 (20.03.1997) |
Класс H01R43/12 изготовление щеток