КОНТАКТНАЯ ВСТАВКА Российский патент 1997 года по МПК B60L5/08 

Изобретение относится к устройствам для скользящего токосъема и может быть использовано для городского транспорта (вставки троллейбусов), скользящих контактов электропоездов, токосъемников скоростных электрокар, пластин пантографов.

Известна контактная вставка, содержащая металлическую обойму, в которой размещены пластины со стороны набегания и сбегания контактного провода из материала повышенной дугостойкости, а в средней части пластина из мягкого графитового материала, по обеим сторонам которой установлены промежуточные пластины из порошкового материала на основе металла с твердыми смазками [1]
Основным недостатком этой сложной по конструкции вставки является невозможность регулирования поступления смазочного материала в зону трения при изменении режимов трения (нагрузки, скорости скольжения, температуры в зоне трения), велики значения трения и износа вставки.

Наиболее близкой к предлагаемому решению по совокупности признаков является контактная вставка, выполненная в виде пластины из порошкового материала с желобом, соответствующим форме контактного провода, и вкладышами, впрессованными внутри пластины, выполненными из спеченного материала с открытыми порами и пропитанными жидкой смазкой. Выходящие на рабочую поверхность концы вкладыша имеют площадь, составляющую (0,15-0,80) общей рабочей площади контактной вставки [2]
Недостатком прототипа является его сложная конструкция, небольшой запас смазки и невозможность регулирования подачи смазки в зону контакта с проводом при изменении режима трения, большие и нестабильные значения коэффициента трения.

Цель изобретения создание контактной вставки простой конструкции с низким и стабильным коэффициентом трения и регулируемым поступлением смазки в зону трения на весь срок работы.

Поставленная цель достигается тем, что в контактной вставке, выполненной в виде пластин из порошкообразного материала с желобом, соответствующим форме контактного провода, и вкладышами, пластина выполнена с коническими гладкими или рельефными полостями, расположенными перпендикулярно поверхности контакта, глубиной, равной предельному износу вставки, в которых размещены вкладыши, занимающие 5-10% площади рабочей поверхности вставки, при этом вкладыши изготовлены из смеси порошков твердых смазок графита и/или фторида кальция и твердых включений текла и/или окиси алюминия, а в качестве связующего использован твердый углеводород в количестве 50-80% от массы вкладыша.

На фиг. 1 представлена контактная вставка, вид в торца; на фиг.2 - контактная вставка, вид сверху; на фиг. 3, 4 выполнение вкладышей.

Вставка представляет собой пластину 1 из порошкового материала с желобом 2 на рабочей поверхности и вкладышами 3, размещенными перпендикулярно рабочей поверхности в полостях 4, имеющих коническую гладкую (фиг. 3) или рельефную (фиг. 4) форму. Глубина полостей равна предельному износу вставки - h_пред.. Коническая форма полостей позволяет облегчить выход пресс-инструмента при прессовании порошковой контактной вставки. Полости на рабочей поверхности заполняют вкладышами из смеси порошков твердых смазок (графика и/или фторида кальция) и твердых включений (стекла и/или оксида алюминия), причем связующим этих порошков взят твердый углеводород. Заполнение полостей производят при погружении контактных вставок в расплав связующего с порошками тверды смазок и включений.

Работает контактная вставка следующим образом.

Вставка своей рабочей поверхностью-желобом 2 (фиг. 2) скользит вдоль контактного провода, перемещаясь вместе с транспортом (например, с троллейбусом). Тепло, генерируемое трением вставки по проводу и сопротивлением при прохождении электрического тока, подплавляет поверхность вкладыша, и на поверхности контакта появляется смазочная пленка, снижающая трение и износ. Снижение коэффициента трения приводит к снижению температуры в зоне контакта вставки и провода и уменьшению толщины смазочной пленки. Прекращение скольжения контактной вставки (остановка транспорта) переводит жидкофазную смазочную пленку в твердое состояние, что уменьшает расход вкладыша в нерабочее время.

Ужесточение режима работы скользящей контактной вставки (повышение температуры окружающей среды и летний период работы транспорта, увеличение скорости скольжения и нагрузок на вставку) приводит к повышению температуры в зоне трения и появлению большего количества смазочного материала за счет подплавления вкладыша на большую глубину. Таким образом, подача необходимого количества смазочного материала из вкладыша является автоматической и управляется режимом трения.

С целью лучшего удержания вкладыша полости можно выполнить рельефными (фиг. 4), что предпочтительнее для зон с жарким климатом.

Площадь поверхности вкладышей, размещенных в полостях, составляет 5-10% рабочей площади контактной вставки. Площадь менее 5% не позволяет создать достаточный запас смазочного материала, увеличение площади свыше 10% приводит к снижению прочностных характеристик вставки.

Глубина полостей для размещения вкладышей равна предельному износу вставки, что позволяет иметь запас смазки на весь срок службы вставки. По достижению предельного износа вставки подлежат замене.

Оптимальным соотношением порошков твердых смазок (графита и/или фторида кальция) и твердых включений (стекла и/или оксида алюмия) является 1-2:1. Уменьшение содержания твердых смазок в этом соотношении приводит к повышению коэффициента трения и износа, повышение количества твердых смазок приводит (за счет уменьшения твердых включений) к повышенному электроэрозионному износу.

Связующим порошков твердых смазок и твердых включений использован твердый углеводород (парафин, или церезин, или петролатум). Оптимальное количество связующего во вкладыше 50-80 мас. от массы вкладыша. Количество связующего менее 50 мас. ведет к хрупкости вкладыша и быстрому удалению его из полости вставки, количество связующего свыше 80 мас. приводит к снижению антифрикционных и дугогасящих свойств вкладыша.

По сравнению с прототипом в предлагаемой конструкции контактной вставки значения коэффициентов трения снизились с 0,04-0,08 (у прототипа) до 0,01-0,015, т. е. в 4,0-5,3 раза. Кроме того, стабильность коэффициента трения (отношение большего значения коэффициента трения к меньшему) увеличена почти в 1,5 раза.

Запас смазочного материала в предлагаемой конструкции контактной вставки 1,2 1,8 г против 0,35 0,45 г у прототипа (в 3,5 4,0 раза больше).

Кроме того, предлагаемая конструкция вставки с вкладышами позволяет автоматически поддерживать смазочный слой на поверхности трения в зависимости от режима работы до предельного износа вставки. Соответственно снижается число разборок и сборок токоприемного узла, где размещается вставка, потери рабочего времени транспорта, связанные с заменой изношенных вставок.

Изобретение относится к устройствам для скользящего токосъема и может быть использовано для городского транспорта (вставки троллейбусов), скользящих контактов электропоездов, токосъемников скоростных электрокар, пластин пантографов. Изобретательская задача состояла в разработке контактной вставки простой конструкции с низким и стабильным коэффициентом трения и регулируемым поступлением смазки в зону трения на весь срок работы. Поставленная задача достигается тем, что контактная вставка, выполненная в виде пластины из порошкового материала с желобом, соответствующим форме контактного провода и снабжена вкладышами, которые занимают 5-10% площади рабочей поверхности и размещены в конических гладких или рельефных полостях, расположенных перпендикулярно поверхности контакта, глубиной, равной предельному износу вставки, и изготовлены из смеси порошков графита и/или фторида кальция, стекла и/или оксида алюминия в соотношении 1- 2 : 1, причем в качестве связующего вкладышей использован твердый углеводород в количестве 50-80 мас.% от массы вкладышей. 4 ил.

Контактная вставка, выполненная в виде пластины из порошкообразного материала с желобом, соответствующим форме контактного провода, и вкладышами, отличающаяся тем, что пластина выполнена с коническими гладкими или рельефными полостями, расположенными перпендикулярно поверхности контакта, глубиной, равной предельному износу вставки, в которых размещены вкладыши, занимающие 5 10% от площади рабочей поверхности вставки, при этом вкладыши изготовлены из смеси порошков твердых смазок графита и/или фторида кальция и твердых включений стекла и/или окиси алюминия, а в качестве связующего использован твердый углеводород в количестве 50 80% от массы вкладыша.