Струмознімальний ковзний елемент

Струмознімальний ковзний елемент, що виконаний із прес-порошку, який включає обміднений вуглецевмісний матеріал та органічне зв'язуюче, який відрізняється тим, що прес-порошок як вуг Винахід відноситься до електротехніки і може бути використаний для виготовлення струмознімачів, наприклад, вставок для струмоприймачів електрорухомого составу, а також щіток електромашин Відомий струмознімальний ковзний елемент виконаний із прес-порошку, який включає обміднений вуглецевмісний матеріал та органічне зв'язуюче (а с СРСР № 826469, М кл H01R 39/20, заявл 07 08 79 р ) У відомому струмознімальному елементі преспорошок включає - графітовий порошок, на поверхню частинок якого нанесений шар електролітичної МІДІ, а на шар МІДІ нанесений захисний шар ХІМІЧНОГО олова Органічне зв'язуюче включає порошок політетрафторетилену Недоліком відомого струмознімального елемента є високий питомий електроопір та низькі тривалі властивості завдяки високій КІЛЬКОСТІ ВИСО коомного пластичного зв'язуючого (до 50ваг %) Найбільш близьким по технічній суті і технічному результату, що досягається, є струмознімальний ковзний елемент, виконаний з преспорошку, який включає обміднений вуглецевмісний матеріал й органічне зв'язуюче (а с СРСР № 427433, М кл H01R 39/20, заявл 15 07 71 р) Як вуглецевмісний матеріал прес-порошок містить графітований матеріал та деревне вугілля Вуглецевмісний матеріал та зв'язуюче (фторопласт) сформовані у гранули завдяки зв'язуванню їх розчином бакелітового лаку На поверхню гранул, лецевмісний матеріал включає суміш графіту та коксу загартованого при їх співвідношенні (2-4) 1, причому мідь введена у вигляді шару покриття, нанесеного на частки коксу загартованого, а співвідношення компонентів у прес-порошку складає, ваг % графіт 50,0-65,0 кокс загартований 12,0-25,0 мідь 4,0-10,0 зв'язуюче решта які містять вуглецевмісний матеріал та звязуюче, нанесено шар електролітичної МІДІ Недоліком відомого струмознімального елемента є високий питомий електроопір та низькі тривалі властивості (твердість, МІЦНІСТЬ, ЗНОСОСТІЙКІСТЬ) Велика КІЛЬКІСТЬ високоомного зв'язуючого (до ЗОваг %) у гранулах, а також уведення деревного вугілля, яке має питомий електроопір значно вищий, ніж графітований матеріал, сприяє підвищенню електроопору струмознімального елементу З іншого боку, у процесі пресування гранул, на поверхню яких нанесена мідь, який здійснюється при температурі 200°С і тиску до ЗОМПа, відбувається часткове зруйнування суцільності мідної оболонки гранул Це має місце внаслідок процесів полімеризації зв'язуючого та високого контактного тиску між гранулами У результаті цього відбувається структурне змінення в обсязі гранул, яке обумовлює порушення суцільності монолітних електропровідних металевих ланцюжків, що приводить до різкого зниження електропровідності одержаного струмознімального елементу Крім того, використання у складі прес-порошку вуглецевмісного матеріалу (до 70ваг %), який має низькі фізико-механічні властивості, не забезпечує достатньо МІЦНІСНІ характеристики струмознімального елементу При роботі такого елемента в умовах максимальних (наприклад, пускових) навантажень відбувається підвищення температури матеріалу струмознімального елементу вище температури термічної ю 00 00 48851 СТІЙКОСТІ звязуючого, що приводить до підвищеного зносу як контактних елементів, так і електроконтактної пари В основу винаходу поставлена задача удосконалення струмознімального елементу, у якому включення в прес-порошок нових компонентів, а також їх нове кількісне співвідношення забезпечує зміцнення системи вуглецевмісний матеріал зв'язуюче, і сприяє утворенню єдиної електропровідної оболонки, що дає можливість підвищити електропровідні і МІЦНІСНІ характеристики струмознімального елементу Поставлена задача вирішується тим, що у струмознімальному ковзному елементі, виконаному із прес-порошку, який включає обміднений вуглецевмісний матеріал та органічне зв'язуюче, ВІДПОВІДНО до винаходу, новим є те, що як вуглецевмісний матеріал прес-порошок включає суміш графіту і коксу загартованого при їх співвідношенні (2 - 4) 1, причому мідь введена у вигляді шару покриття, нанесеного на частки коксу прогартованого Співвідношення компонентів у преспорошку складає, ваг % Графіт 50,0 - 65,0 кокс прогартований 12,0 - 25,0 мідь 4,0-10,0 зв'язуюче решта Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак, що заявляються, і технічним результатом, що досягається, складається в такому Використання як вуглецевмісного матеріалу суміші графіту і коксу загартованого дозволяє підвищити фізико-механічні властивості елемента Частки коксу мають високу активність внаслідок наявності на їхній поверхні водневих та кисневих функціональних груп Ці групи сприяють підвищенню адгезійної здатності зв'язуючого до вуглецевмісного матеріалу, що забезпечує зміцнення системи вуглецевмісний матеріал - зв'язуюче Крім цього кокс загартований, який має твердість у 3 - 4 рази вище, ніж графіт, сприяє підвищенню твердої складної прес-порошку і при пресуванні його забезпечується висока ЗНОСОСТІЙКІСТЬ та фізикомеханічні властивості матеріалу Нанесення шару покриття МІДІ на частки найбільш високоомної частини вуглецевмісного матеріалу - коксу, який має високу дисперсність, забезпечує при пресуванні виникнення міжчасткових контактів мідь - графіт Це обумовлює достатньо низький питомий електроопір струмознімального ковзного елементу При КІЛЬКОСТІ графіту в прес-порошку менш 50ваг%, підвищується питомий електроопір елементу, погіршуються його теплофізичні характеристики а також зникає політура на струмопроводі Якщо КІЛЬКІСТЬ графіту у прес-порошку складає більш за 65ваг%, знижуються МІЦНІСНІ характеристики елементу (твердість, ЗНОСОСТІЙКІСТЬ) При КІЛЬКОСТІ коксу загартованого у преспорошку менш за 12ваг% не відбувається зміцнення системи вуглецевмісний матеріал - зв'язуюче Якщо КІЛЬКІСТЬ коксу більш ніж 25ваг % одержані елементи володіють підвищеними значеннями твердості та ЗНОСОСТІЙКОСТІ, ЩО приводить при їх експлуатації до погіршення умов роботи електроконтактної пари При КІЛЬКОСТІ МІДІ в прес-порошку менш за 4ваг % не забезпечується рівномірність покриття МІДІ на частках коксу, що приводить до підвищення електроопору елементу Якщо КІЛЬКІСТЬ МІДІ більш за 10ваг% мають місце невиправдані витрати МІДІ (без досягнення суттєвого змінення електроопору елементу) Струмознімальний ковзний елемент виготовляється таким чином Прес-порошок готували змішуванням компонентів порошку штучного графіту дисперсністю 0,04 - 0,2мм, порошку коксу прогартованого дисперсністю 0,2 - 0,5мм, на частки якого нанесений шар електролітичної МІДІ, І порошку фенолформальдепдної смоли Компоненти перемішували, потім прес-порошок піддавали пресуванню Приклад 1 50ваг % порошку штучного графіту дисперсністю 0,04 - 0,2мм, 25ваг % порошку коксу загартованого дисперсністю 0,2 - 0,5мм, на частки якого попередньо нанесений шар електролітичної МІДІ товщиною Юмкм у КІЛЬКОСТІ 7% від загальної маси прес-порошку, і 18ваг % фенолформальдепдної смоли - СПФ-011Л змішували в Z-образному лопасному змішувачі протягом ЗО хвилин, потім одержаний прес-порошок піддавали пресуванню в прес-формі при температурі 180°С і питомому тиску 70МПа і витримували під тиском протягом 5 хвилин 3 одержаного пресованого блоку виготовлені струмознімальні ковзні елементи, наприклад, вставки для тролейбусів Приклад 2 бОваг % порошку штучного графіту дисперсністю 0,04 - 0,2мм, 18ваг% порошку коксу загартованого дисперсністю 0,2 - 0,5мм, на частки якого попередньо нанесений шар електролітичної МІДІ товщиною 8мкм у КІЛЬКОСТІ 6% від загальної маси прес-порошку, і 16 ваг % фенолформальдепдної смоли - СПФ-011Л змішували в Z-образному лопасному змішувачі протягом ЗО хвилин, потім одержаний прес-порошок піддавали пресуванню в прес-формі при температурі 175°С і питомому тиску 65МПа і витримували під тиском протягом 4 хвилин 3 одержаного пресованого блоку виготовлені струмознімальні ковзні елементи, наприклад, вставки для тролейбусів Приклад З 65ваг % порошку штучного графіту дисперсністю 0,04 - 0,2мм, 16ваг% порошку коксу прокаленого дисперсністю 0,2 - 0,5мм, на частки якого попередньо нанесено шар електролітичної МІДІ товщиною 7мкм в КІЛЬКОСТІ 4% від загальної маси прес-порошку, та 15ваг% фенолформальдепдної смоли - СПФ-011Л змішували в Z-образному лопасному змішувачі протягом ЗО хвилин, потім одержаний прес-порошок піддавали пресуванню в прес-формі при температурі 175°С і питомому тиску 70МПа і витримували під тиском протягом 5 хвилин 3 одержаного пресованого блоку виготовлені струмознімальні ковзні елементи, наприклад, вставки для тролейбусів Приклад 4 50ваг % порошку штучного графіту дисперсністю 0,04 - 0,2мм, 12ваг% порошку коксу прокаленого дисперсністю 0,2 - 0,5мм, на частки якого попередньо нанесено шар електролітичної МІДІ 48851 товщиною 9мкм в КІЛЬКОСТІ 4% від загальної маси прес-порошку, та 34ваг % фенолформальдепдної смоли - СПФ-011Л змішували в Z-образному лопасному змішувачі протягом ЗО хвилин, потім одержаний прес-порошок піддавали пресуванню в прес-формі при температурі 175°С і питомому тиску 70МПа і витримували під тиском протягом 5 хвилин 3 одержаного пресованого блоку виготовлені струмознімальні ковзні елементи, наприклад, вставки для тролейбусів Таблиця Фізико-механічні та електричні Результати вихарактеристики пробувань Границя Знос Кокс Питомий Твердість Графіт Співвідношення МІЦНОСТІ за 20 Коефіцієнт загар- Мідь Зв'язуюче електроопір, по Брінелна стиск, годин, штучний тований графіт кокс тертя мкОм м лю, МПа мм МПа 50 25 7 решта 2,0 1 60 35 75 0,10 0,10 60 18 6 решта 3,3 1 45 28 60 0,15 0,09 65 16 4 решта 4,0 1 35 25 50 0,20 0,07 50 12 4 решта 4,0 1 37 31 55 0,18 0,08 45 28 3 решта 1,61 80 42 82 0,20 0,15 70 8 6 решта 6,1 1 ЗО 16 40 0,40 0,10 45 28 12 решта 1,61 70 38 45 0,20 0,12 ЗО 50 фторопласт 100 11 37 0,40 0,12 Склад інгредієнтів, ваг % № з/р 1 2 3 4 5 6 7 8 Приклади 5-7 По технологічному процесу, зазначеному в прикладах 1 - 4, виготовляли прес-порошок із граничними і позамежними значеннями компонентів і співвідношенні графіту і коксу, з якого були виготовлені вставки для тролейбусів Приклад 8 Прес-порошок та вироби виготовлені по прототипу Вставки, виготовлені по прикладах 1 - 8, випробували на такі фізико-механічні характеристи ки та електропровідність твердість по Брінеллю, границя МІЦНОСТІ на стиск, питомий електроопір, ЗНОСОСТІЙКІСТЬ та коефіцієнт тертя КІЛЬКІСТЬ компонентів у прес-порошках по прикладах 1 - 8 та результати випробувань фізико-механічних і електропровідних властивостей надані в таблиці Як видно з таблиці, електропровідні показники одержаного елементу підвищились у порівнянні з прототипом у 1,5 - 2,0 рази, а фізикомеханічні характеристики - у 1,5 - 2,5 рази ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71