Щетка для электрических машин Советский патент 1993 года по МПК H01R39/18 

Изобретение 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 разрез- ные в тангенциальном направлении элементарные части, в каждой из которых с двух сторон рт центральной оси в аксиальном направлении закреплены токоведущие провода, резиновую прессованную накладку, в которой выполнены отверстия для фиксации накладки на токоведущих проводах. Другой разновидностью конструкции щетки является наличие сверху резиновой накладки тексталитовой прокладки.

Недостатки 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 t электросопротивления между токоведущим приводом и щеткой, в результате чего возрастают электрические потери в узле крепVJ

оо

Оч

ел

VI

о

ления. Надежность щеток в эксплуатации снижается из-за ослабления закрепления токоведущих проводов и их выпадания.

Кроме того, из,-за сложности известных резиновых накладок, изготавливаемых с использованием дорогостоящей пресс-формы, а также из-за дополнительной установки прокладок себестоимость щеток достаточно высока.

Известна также щетка для электрической машины, содержащая накладку из полости резины, шприцованной в аксиальном направлении щетки, с определенными соотношениями размеров щетки и накладки.

Недостатки известной щетки связаны с возрастанием электрических потерь в узле крепления токоведущего провода, снижением надежности в процессе эксплуатации и высокой себестоимостью, связанной с применением ручного труда при проведении операции сборки и фиксации резиновой накладки на токоведущих проводах;

Цель изобретения - повышение надежности, снижение электрических потерь в узле крепления токоведущего провода в процессе эксплуатации, а также снижение себестоимости щетки.

Указанная цель достигается тем, что в щетке для электрической машины, содержащей одинаковые, разрезные в тангенциальном направлении части, в каждой из которых с двух сторон от центральной оси закреплены ток оведущие провода, и резиновую накладку с отверстиями, в которых она фиксируется на токоведущих проводах, 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 цент- ральной оси, а в нижней ступеньке - с противоположной относительно центральной оси стороны щетки, 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 : b 0,78-0,97. Указанная цель также достигается и в другой разновидности предложенной щетки, отличающейся тем, что щетка дополнительно содержит прокладку, установленную на накладке и имеющей аналогичную ей форму и размеры в сечении, перпендикулярном центральной оси.

-На фиг.1 показана предлагаемая щетка, общий вид; на фиг.2 - сечение щетки А-А; на фиг.З - сечение накладки щетки Б-Б; на фиг.4 - вариант щетки по фш .1 с установкой дополнительной проклпдки.

Щетка 1 состоит из одинаковых, разрезных в тангенциальном направлении, элементарных частей 2 и 3, в каждой из 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 b связаны следующим соотношением:

а : b 0,78 - 0,97.

При соотношениях а : Ь, выходящих за указанные пределы, работа щетки в эксплуатации ухудшается. Если соотношение ниже предлагаемого предела, то резко возрастает брак при пробивке отверстий изза разрыва резины.

При соотношении а: b 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 всечении,перпендикулярном центральной оси, аналогичные резиновой

накладке..

Известные и предлагаемые щетки одной и той же марки ЭГ841 испытывали на тяговых двигателях большегрузных дизель- электрических автосамосвалов БеЛАЗ в Нерюнгринском угольном бассейне Якутской АССР. Щетки с дополнительной установкой на накладки прокладок, выполненные в марке ЭГ61А , испытывали на тяговых электрических двигателях пассажирских электровозов

ЧС7 в локомотивном депо Ленинград-Пасса- жирский Октябрьской ж.д.

Результаты испытаний представлены в табл. 1 и 2.

Надежность щеток оценивали по методике ЖЦИП 680203.077 Порядок сбора и

обработки информации о надежности щеток для тяговых электрических машин. Мощность электрических потерь в году определяли по формуле:

N I2 AR Т, (кВт, ч)

где I - сила тока длительного режима, протекающего через один токоведущий провод, А;

ДЯ - изменение переходного электро- сопротивления между щеткой и токоведу- щими 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% увеличивается значение 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 1,35-1,65 раза уменьшается мощность электрических потерь в узле крепления токове- дущего провода; себестоимость щетки снижается на 10,5% за счет снижения мате- риалоемкости накладки и прокладки и 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, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и снижения электрических потерь в узел крепления токоведу- щего 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 b частей щетки связаны следующим соотношением:

а : b 0.78 - 0,97.

2. Щетка по п. 1,отличающаяся тем, что она дополнительно содержит прокладку, установленную на накладке и имеет аналогичную ей форму и размеры в сечении, перпендикулярном центральной оси.

Использование: электрические машины, работающие в тяжелых условиях по коммутации при значительном воздействии ударных и вибрационных нагрузок, например, 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 элементарной части, в нижней ступеньке накладки справа выполнено отверстие для фиксации на одном из проводов другой элементарной части, в верхней и нижней ступеньках прокладки выполнены отверстия для фиксации прокладки на остальных проводах элементарных частей. Плоскость, разделяющая верхнюю и нижнюю ступеньки накладки и прокладки, совпадаете плоскостью развязки щетки. Высота (а) ступеньки накладки и прокладки связана с тангенциальным размером (Ь) элементарной части щетки следующим соотношением: а : b 0,78-0,97. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл. со с

Результаты испытаний известных и предлагаемых щеток

35

Таблица 1

Результаты испытаний известных и предлагаемых щеток на

тяговых двигателях пассажирских электровозов ЧС7 в локомотивном депо Ленинград-Пассажирский Октябрьской ж.д.

Таблица 2

молр00лен1/е Фиг. 2.