электрощетка для троллейного транспорта и коллекторных машин

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОЩЕТКА ДЛЯ ТРОЛЛЕЙНОГО ТРАНСПОРТА И КОЛЛЕКТОРНЫХ МАШИН, содержащая в своем составе искусственный графит, элементный графит и полимерный компонент между частицами графита, отличающаяся тем, что в качестве полимерного компонента она содержит полимер фурфурилового спирта при следующем соотношении компонентов, мас.

Искусственный графит 74 82

Элементный графит 5 8

Полимер фурфурилового спирта 13 18

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашиностроении, в частности в коллекторных машинах и в электротранспорте (трамваях, троллейбусах).

Известна электрощетка из антифрикционного углеродного материала на основе технического углерода (сажи) и каменноугольного пека с использованием в качестве сухой смазки графита [1]

Однако эта щетка имеет низкие плотность и механическую прочность, а также высокий износ.

Известна также электрощетка из материала, содержащего электрографит (искусственный графит), элементный графит и полимер фенолформальдегидной смолы [2] Полимер фенолформальдегидной смолы в таком материале является связующим и вводится в состав путем сухого смешивания совместно с элементным графитом, после чего шихту прессуют горячим способом для получения электрощеток.

Недостатком такой щетки является неравномерный износ, вследствие чего ограничен срок ее службы.

Задачей изобретения является повышение износостойкости электрощеток.

Решение задачи обеспечивается за счет того, что в электрощетке на основе искусственного и элементного графита с полимерным компонентом в качестве полимерного компонента содержится полимер фурфурилового спирта при следующем соотношении компонентов, мас. Искусственный графит 74-82 Элементный графит 5-8 Полимер фурфурилового спирта 13-18

Углеродную основу для электрощеток получают путем связывания частиц прокаленного кокса и элементного графита каменноугольным пеком. Далее смешивают шихту с последующим холодным прессованием обжигом и графитацией заготовок (электрощеток).

Для улучшения физико-механических и эксплуатационных свойств электрощетки предусмотрена автоклавная пропитка материала для электрощетки фурфуриловым спиртом с последующей термообработкой. В результате этой технологической операции в межпоровом пространстве материала образуется твердый полимер фурфуриловогос спирта. Заявленное в формуле изобретения его массовое содержание определяется массовым содержанием остальных компонентов в материале и его пористостью.

Введение полимера фурфурилового спирта в состав электрощетки приводит к уплотнению и упрочнению материала электрощетки, что положительно влияет на ее износостойкость с одновременным повышением ресурса работы.

Механизм образования полимера фурфурилового спирта описан в работе [3]

Преимущество фурфурилового спирта перед другими органополимерами заключается в хорошей адгезии к углероду, химической стойкости, низкой вязкости, высоком выходе твердого полимера в процессе термообработки. Хорошая его смачиваемость позволяет проводить пропитку в автоклаве при сравнительно небольших давлениях (7-10 ати). При образовании полимера проходит процесс низкотемпеpатуpной поликонденсации, сопровождающийся выделением воды. При тепловых эффектах проходят термохимические превращения, сопровождающиеся газовыделением летучих продуктов. Поэтому при режиме термообработки материала электрощетки важны оптимальные параметры процесса с целью определения наиболее опасных температурных интервалов, в которых необходимо делать изотермические выдержки. Для определения интервалов максимального газовыделения был использован термогравиметрический анализ. Определено, что максимальный выход твердого полимера имеет место в температурном интервале 160-200^оС в области экзотермического эффекта.

При общем содержании в материале электрощетки искусственного и элементного графитов в качестве наполнителя в пределах 82-87 мас. уменьшение элементного графита (менее 5 мас.) приводит к увеличению коэффициента трения, а содержание его более 8 мас. к разупрочнению.

П р и м е р. Шихту, состоящую из 63 мас. нефтяного прокаленного кокса марки КНПС с размером частиц 90 мкм, 30 мас. каменноугольного пека марки А с температурой размягчения 135^оС и 7 мас. элементного графита марки ГЭ-4, измельчали до размера частиц 45 мкм и прессовали в пресс-форме без нагрева при удельном давлении 400 кгс/атм. Полученные блоки обжигали в углеродной засыпке при температуре 1000^оС и графитировали при температуре 2600^оС. Изготовленные из заготовок механическим путем электрощетки пропитывали в автоклаве фурфуриловым спитом с катализатором (57%-ный раствор лимонной кислоты) и термообрабатывали в печи в засыпке из активированного угля при температуре 160^оС. Конкретные примеры составов электрощеток на заявленные и запредельные значения приведены в таблице.

Как видно из таблицы отклонения от оптимального состава (композиции 4-11) приводят к повышению скорости изнашивания.

Высокие триботехнические характеристики предлагаемой электрощетки подтверждены результатами испытаний.