Четки, четкодържачи, скоби и траверси на тягови двигатели
Описание на електрически влакове и електрически локомотиви, разписание на влаковете, снимки
§ 35. Четки, четкодържатели, скоби и траверси на тягови двигатели
Характеристики на четките и колектора. Работата на четките и колектора до голяма степен определя надеждността на работата на постояннотокови и пулсиращи тягови двигатели. Нарушаването на плъзгащия контакт води не само до повишено искрене под четките, но и причинява повишено износване както на тях, така и на колектора. Профилът на колектора, износването на работната му повърхност, износването на четките, интензивността на искренето и пренасянето на дъгата по колектора са взаимозависими. По този начин изкривяването на работната повърхност на колектора води до отделяне на четката от плочите, което е придружено от интензивно искрене под четката и бързо износване на четките и държачите на четките по техните направляващи повърхности.
Липсата на чипове и други повреди по четките, огледалното състояние на контактната им повърхност, наличието на тъмнокафяв оксиден филм върху работната повърхност на колектора, наречен „полиране“, са признаци за нормалната работа на четките и колектора. Повишеното износване на четките, чиповете и лошото им смилане към колектора, липсата на "полиране", неравномерното развитие на работната повърхност на колектора показват незадоволителна работа на плъзгащия контакт.
По време на работа понякога има такива неизправности на държачите на четки като развитие на техните гнезда, прегъвания в натискащите пръсти и пружини, прегъвания в механизма за регулиране на натиска върху четката. Работата на четките се влияе и от температурата на околната среда. Така че през зимата натискът върху четките трябва да се увеличи, а за да не замръзнат четките към четкодържача е добре да се изсушат.
Мощните тягови двигатели с номинално напрежение до 950 V най-често имат най-малката работна повърхност на колектора и най-голяматазагуба на топлина на единица площ. При такива двигатели отделянето на топлина в контактния слой се увеличава не само поради увеличаване на тока на котвата, но и поради увеличаване на загубите от триене
поради увеличаване на общата площ на контакт между четките и комутатора. Така при тяговите двигатели DPE-400 и NB-418K площта на контакт между четките и колектора е съответно 64 и 144 cm2, а специфичните загуби на колектора в почасов режим са 1,31 и 3,14 W / cm2.
Специфичните загуби стават особено големи при високи скорости. Четките и комутаторните пластини започват да се нагряват бързо и неравномерно. Изпъкналите колекторни плочи се нагряват по-силно, тъй като при сблъсък на четките с тях част от механичната енергия се превръща в топлина. Тъй като температурата на горната част на изпъкналите плочи расте по-бързо от плочите, разположени до тях, неравномерността на нагряване се увеличава още повече, което води до допълнително освобождаване на енергия от удара на четките върху издатините на колекторните плочи и допълнително повишаване на температурата и деформация на колектора.
Работната повърхност на колектора за кратко време приема формата на зъбна рейка, която се трие в четките с висока скорост. Това води до бързо изтъркване на четките по височина, образуване на обилен графитен прах. Ако неравностите достигнат 40 микрона или повече, тогава са възможни дори стружки по ръбовете на четките. След това четките започват да вибрират с амплитуда 0,45-0,5 mm. В този случай се получава прекъсване на контакта и искрене, ако двигателят работи под натоварване, което при неблагоприятни потенциални условия
условия на колектора води до превишения или всеобхватен пожар. Поради тези причини износването на четките и комутаторните пластини става десет пъти по-бързо, отколкото поради механични повреди. Следователно, занормална работа на четково-колекторния възел с минимално износване на четките и колекторните плочи, е необходимо преди всичко да се осигури стабилен контакт и безпроблемна работа на четките.
Постоянната форма и необходимият релеф на работната повърхност на колектора зависят от здравината и механичната якост на колектора, класа на точност и чистота на обработка на тази повърхност, както и от специфичните загуби в контактния слой.
Работата на четково-колекторния блок е значително подобрена с чистотата на обработката на работната повърхност на колектора D8 и най-голямата разлика във височината от не повече от 2 микрона. Специфичните загуби в контактния слой могат да бъдат намалени чрез намаляване на налягането върху четката (до 30–35 kPa с моторно-аксиално окачване), без да се укрепва и влошава контакта, контактната площ на четките, коефициента на триене и скоростта на котвата.
Четки. Една от основните характеристики на четката е зависимостта на спада на напрежението D1/w под четката от плътността на тока /w. Такива зависимости са различни за четки от различни марки (фиг. 95, а). Четките с по-висок спад на напрежението осигуряват по-голяма граница на превключване. Качеството на четките зависи от твърдостта, специфичната устойчивост
Ориз. 95. Волт-амперни характеристики на четки (а) и подсилена разделена четка (б) на тягови двигатели от местно производство: / и 2 - елементи на четката, 3 - нит; 4 - месингова пластина, върху която се натиска пръстът на държача на четката, 5 и 6 - гъвкави кабели
коефициент на триене, износоустойчивост и др. Най-добри свойства имат електрографитизираните четки EG-2A, EG-74A и EG-61, изработени от материал на основата на сажди с развита и равномерно разпределена порьозност и висока топлопроводимост. Материалът на четката трябва да има устойчивост на износване, съответстваща на пробег на електрически локомотив от най-малко 150 000 км. Коефициент на триене на четкатаEG-2A и EG-74A е 0,22-0,23. Четките марка EG-61 имат коефициент на триене 0,17.
където psh е броят на четкодържателите (обикновено ip = 2p); /u е плътността на тока под четката. A / cm2 (обикновено / u \u003d 84-18 A / cm2).
Общата дължина на четките 1Sh = 5Sh/6Sh (тук sb е ширината на четката, която се избира от условията на допустимата плътност на тока и необходимата ширина на зоната на превключване) за един четкодържател се избира въз основа на факта, че е необходимо да се осигури работа на двигателя със степен на искрене не повече от 1'/4 и 11 /g-
Обикновено броят на четките в един четкодържател е tsh = 2h-3. Дължина на една четка /w = Lm/mm. Ограничаването на дължината на отделните четки е продиктувано от желанието всяка от тях да има малка маса и да осигури голяма площ на контакта им с колектора. Въпреки това, значителен брой четки в четкодържателя усложнява дизайна на последния и затруднява поддръжката и смяната на четките.
За да се увеличи устойчивостта на токове в късо съединение на намотката на котвата, четките с ширина над 16 mm се правят разделени, т.е. състоящи се от две (фиг. 95, b) или три части. При разделените четки всяка част работи сякаш независимо. В същото време ширината му е 2 или 3 пъти по-малка, възможното отклонение на контактната повърхност от централната линия намалява, което подобрява работните условия на контакта и следователно превключването на двигателя.
Разделените четки обаче са по-сложни по дизайн от твърдите, те се износват повече поради увеличаване на броя на триещите се повърхности.
При избора на размер на четките се използват стандарти. Обикновено дължината на четките е 32, 40, 50 мм, ширината е за твърди 16, 20, 25, 32 мм и композитни 2-8, 2-10, 2-12,5, 2-16 мм.
Четкодържатели и техните скоби. Тези възли трябва да осигуряват висока електрическа якост на изолационните части и стабилното положение на четките, необходимо зазадоволително събиране на ток. Последното изискване е трудно изпълнимо, тъй като поради съществуващата междина между прозореца на четкодържателя и четката, последната се изкривява и се появява тангенциална компонента на притискащата сила, която завърта четката и притиска долната й част към ръба на прозореца на четкодържателя. Силата на натискане зависи от хлабината, размерите на четката и височината на гнездото на прозореца за четката, масата на тялото на държача на четката, както и от начина на предаване на силата от натискащия пръст към четката. Когато колекторът се върти, се появява сила на триене, чиято стойност зависи от температурата в точката на контакт, свойствата на четките, честотата на въртене, състоянието на повърхността на колектора, влажността на околната среда и т.н.
Държачът на четката се състои от корпус и устройства за натиск. Монтира се на изолирана от тялото скоба (фиг. 96). Телата на четкодържателите са отлети от месинг LS-59-1L или LK-80-ZL. Корпусът има две или три гнезда за водене на четките.
Устройствата за налягане се изпълняват с цилиндрични или спирални (фиг. 96, а) пружини. Скоби с пружина
Ориз. 96. Скоби с пръсти и четкодържачи за тягови двигатели TL-2K, NB-412K (a)
и DK-U6B; URT-POA, RT-51D (b): / и 2 - горна и долна половина на скобата; 3 и 4 - пръсти на скобата, 5 - гайка; 6 - пръст за натиск; 7 - гъвкав шунт, 8 - спирална пружина; 9—четка, 10—колекторплочи; // - месингово тяло на четкодържача, 12 - скоба от фибростъкло, 13 - стоманени пръсти с резбови отвори за закрепване на скобата към рамката, 14 - болт
гумите от пружинен тип се използват широко при домашни тягови двигатели. В този дизайн е осигурен отделен, почти постоянен натиск върху четките на пръстите (стомана или берилиев бронз). За да предотвратите преминаването на тока през стоманените пружини на държача на четката и не ги нагрявате, четките, разположени в прозореца, са свързани към тялото на държача на четката с медни гъвкави проводници.
Скобата е изработена от стомана и се състои от две половини / и 2, закрепени с болт. Към половината 2 е завинтен накрайник с кабели, подаващи ток към колектора и джъмпери за четкодържатели със същия поляритет. Всяка половина на конзолата има два канала за покриване на щифтове 3 и 4. Щифтовете са стоманени пръти с променливо напречно сечение или щифтове, пресовани с пресова маса AG-4. Стоманените пръти са изолирани с епоксидна смола. За да се предпази от повреда чрез подвижна скоба, върху пръстите са поставени стоманени тръби. Пръстите имат порцеланови изолатори с лъскава повърхност, което намалява натрупването на прах и предотвратява електрическото мигане от тялото на скобата към рамката. Наличието на два пръста елиминира възможността за завъртане на скобата спрямо рамката.
Използват се и пръсти, изработени от пресовата маса AG-4V (фиг. 96, b). За свързване към траверса или рамка
двигател, такива пръсти са подсилени с метални шпилки с резба.
Тялото на държача на четката е закрепено към конзолата на шпилката с гайка 5 или болт 14. Контактните повърхности на тялото и скобата са гофрирани, което позволява правилно монтиране на държача на четката (по височина). Да можеш дапреместете тялото нагоре или надолу, т.е. променете разстоянието от тялото на държача на четката до работната повърхност на колектора, отворът за болта или шпилката е направен продълговат. Четкодържателят е фиксиран в аксиална посока спрямо крановете на колектора със специална шайба, поставена върху шпилката или болта на скобата.
Натискът на пръстите се регулира чрез промяна на напрежението на пружините. При максимално допустимото износване на четката, натискането на пръст върху нея автоматично спира. Това предотвратява повреда на работната повърхност на колектора от гъвкави проводници на използвани четки. Притискащото устройство може да фиксира пръстите в прибрано състояние, което гарантира смяната на четките.
При редица двигатели на електрически влакове се използват скоби и държачи за четки от фибростъкло (фиг. 97). Такива държачи за четки нямат скоби, те са завинтени към рамката.
Траверси. Броят на държачите на четки винаги е равен на броя на главните полюси.
Фиг. 97 Четкодържач на тягов двигател на електрически влак с тяло от фибростъкло / - винтова пружина, 2 - притискащи пръсти, 3 - тяло, 4 - гъвкав шунт, 5 - четки
С четири държача за четки, скобите обикновено се фиксират неподвижно върху крайната стена на рамката от страната на колектора, те се проверяват през два колекторни люка. За тягови двигатели с шест или повече полюса скобите с държачи на четки обикновено се монтират на траверса. Траверсата (фиг. 98) се завърта от зъбно колело, монтирано на ос в рамката на двигателя. С помощта на траверса можете да поставите всеки четкодържател под колекторния люк. След проверка на четките траверсата се поставя в желаната позиция и се закрепва с фиксиращ болт.
Фиг. 98 Преминаване на тягови двигатели NB-418K и TL-2K1:
/ - корона, 2 - скоба; 3 - четка, 4 -четкодържач; 5 - щифт на скобата; 6 - кабел