Композиційна струмознімна мідно-графітова накладка

Номер патенту: 105340

Опубліковано: 10.03.2016

Автори: Д'ЯЧЕНКО АНТОН ВОЛОДИМИРОВИЧ, Д'ЯЧЕНКО ВОЛОДИМИР ПЕТРОВИЧ

Є ще 1 сторінка.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Композиційна мідно-графітова струмознімна накладка, переважно довжиною 1200 мм, товщиною 6 мм і шириною 30 мм, для відповідних потужнострумових полозів пантографів залізничного електротранспорту, яка виконана у вигляді зміцненої струмопровідної мідної пластини з двох складових композиційного шаруватого струмопровідного матеріалу, перший - з нижньої опорної частини, що не зношується і другий - з верхньої робочої частини, що зношується в процесі експлуатації при взаємодії з контактним проводом, в обсязі якої певним чином рівномірно по її поверхні вздовж всієї її довжини на вибраних відстанях один від одного розміщені виїмки, заповнені самозмащувальним композитом у вигляді пастоподібної суміші дрібнодисперсного порошку графіту зі сполучним, причому глибина кожної з виїмок не менше товщини робочої частини, яка відрізняється тим, що вихідна заготовка накладки виконана з м'якого холоднокатаного сплаву по ДСТУ 1173-2006 з мідної шини марки Μ1, М2, М3 по хімічному складу ДСТУ 859-2001, вона додатково деформаційно зміцнена, до 80-90 кг/мм2, наприклад обтисненням, шляхом прокатки в каліброваних валках одночасно з процесом формоутворення і профілювання в робочій частині, що зношується, на всій довжині за заданими розмірами з мінімальними допусками чотирьох виїмок прямокутної форми, при цьому обсяги міді в обох частинах накладки рівні, як і площі мідних і графітовмісних смуг на робочій поверхні накладки, а самозмащувальний графітовмісний композит заповнений в чотири виїмки прямокутної форми, що зношується, частини накладки при вмісті графіту (8,5±5) мас. % у вигляді однорідної пасти з графіто-бакелітової суміші і сполучного з 8-процентного розчину уротропіну (гексаметилентетрамін C6H12N4) в спиртовому розчині бакелітового лаку з підвищеною адгезією до поверхні міді в порожнинах зазначених виїмок прямокутної форми, який полімеризований термоотвержденням в сушильній камері при температурі (80±5) °С протягом 3-х годин.

Текст

Дивитися

Реферат: Композиційна мідно-графітова струмознімна накладка, переважно довжиною 1200 мм, товщиною 6 мм і шириною 30 мм, виконана у вигляді зміцненої струмопровідної мідної пластини з двох складових композиційного шаруватого струмопровідного матеріалу. Перший виконаний з нижньої опорної частини, що не зношується, другий - з верхньої робочої частини, що зношується в процесі експлуатації при взаємодії з контактним проводом. В обсязі верхньої частини певним чином рівномірно по її поверхні вздовж всієї її довжини на вибраних відстанях один від одного розміщені виїмки, заповнені самозмащувальним композитом у вигляді пастоподібної суміші дрібнодисперсного порошку графіту зі сполучним. Глибина кожної з виїмок не менше товщини робочої частини. Вихідна заготовка накладки виконана з м'якого холоднокатаного сплаву по ДСТУ 1173-2006 з мідної шини марки Μ1, М2, М3 по хімічному 2 складу ДСТУ 859-2001. Заготовка додатково деформаційно зміцнена, до 80-90 кг/мм , наприклад обтисненням, шляхом прокатки в каліброваних валках одночасно з процесом формоутворення і профілювання в робочій частині, що зношується, на всій довжині за заданими розмірами з мінімальними допусками чотирьох виїмок прямокутної форми. Обсяги міді в обох частинах накладки рівні, як і площі мідних і графітовмісних смуг на робочій поверхні накладки. Самозмащувальний графітовмісний композит заповнений в чотири виїмки прямокутної форми, що зношується. Частини накладки при вмісті графіту (8,5±5) мас. % у вигляді однорідної пасти з графіто-бакелітової суміші і сполучного з 8-процентного розчину уротропіну (гексаметилентетрамін C6H12N4) в спиртовому розчині бакелітового лаку з підвищеною адгезією до поверхні міді в порожнинах зазначених виїмок прямокутної форми. Композит полімеризований термоотвердженням в сушильній камері при температурі (80±5) °С протягом 3-х годин. UA 105340 U (12) UA 105340 U UA 105340 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі електрифікованого залізничного транспорту, конкретно до виготовлення шаруватих композиційних порошкових контактних накладок для потужнострумових рухливих струмознімних вузлів, що забезпечують ефективну передачу електроенергії від контактного проводу до двигуна електровоза. Контактний провід, як правило, мідний провід, підвішений на опорах уздовж осі залізничної колії поруч із зиґзаґами у кожному прольоті між опорами для забезпечення рівномірності його зносу на довжині накладки - 600 мм, по 300 мм у кожну сторону від осі колії або від центра накладки у випадку порівняно прямолінійного напрямку шляху і на гранично припустимій ширині 1200 мм накладки у випадку численних і крутих поворотів шляху. Конструктивно струмознімна накладка (СН) виконана довжиною 1200 мм, шириною 30 мм і товщиною 6 мм знімною таким чином, що надійно закріплена на полозі пантографа за стандартною схемою для конкретних конструкцій пантографів. Якщо полоз пантографа знаходиться в піднятому положенні й у притиснутому з визначеним зусиллям до контактного проводу, то струмознімна накладка при русі сковзає по зазначеному проводі. При цьому в зоні контакту композиційного матеріалу накладки з проводом формується контактна поверхня, що змазує, яка створює на проводі антифрикційну плівку. У процесі експлуатації струмознімна накладка стирається на передбачену працездатну її товщину і при забезпеченні заданого пробігу вона замінюється на нову. Відомим аналогом є праця ведучого фахівця Всеросійського інституту залізничного транспорту: Берент В.Я. Матеріали і властивості електричних контактів у пристроях залізничного транспорту. - М.: Интест, 2005. - 404 с. [1]. Матеріал для виготовлення струмознімних накладок повинен забезпечувати надійне струмознімання в будь-яких погодних умовах і мати комплекс корисних, а в цілому ряді випадків суперечливих і несумісних в однорідному матеріалі властивостей: мати високу механічну міцність і зносостійкість, тепло- і електропровідність, низький коефіцієнт тертя і малий перехідний електричний опір, високу електроерозійну стійкість, малу масу, стійкість до окислювання в повітряному середовищі та ін. Жоден з відомих однорідних матеріалів не має повного комплексу перерахованих властивостей. Потужнострумові ковзні контакти являють собою відкриту трибосистему, у якій вирішальний вплив на характер і інтенсивність зносу пари тертя контактний провід - струмознімна накладка роблять сила струму в ланцюги, швидкість взаємного переміщення учасників пари тертя, нормальна сила натискання струмознімної накладки до контактного проводу, стан навколишнього середовища, властивості струмознімної накладки і контактного проводу, досконалість струмознімного пристрою і, зокрема, його інерційність, еластичність та ін. У аналога визначені три групи факторів, що впливають на працездатність потужнострумових ковзних контактів: - конструктивні (профіль перерізу проводу, число струмознімних елементів на полозі, тип підвіски); - матеріалознавчі (матеріал контактів, вид змащення); - експлуатаційні (швидкість ковзання, сили, що діють на контакти, величина струму, навколишнє середовище). Основний вплив на надійність контактів чинять фактори, що викликають ушкодження і руйнування їхніх поверхонь тертя. Кліматичні умови приводять до покриття контактів ожеледдю і памороззю, внаслідок чого відбувається утворення дуги і пов'язане з цим інтенсивне ерозійне ушкодження і знос контактів. При підвищеній вологості зовнішнє змащення полоза змивається, здатність його знижується, що приводить до утворення задирок на металевих контактах, а, отже, до інтенсивного зносу контактів. Аналогічні наслідки, пов'язані з порушенням електричного контакту, спостерігаються при інтенсивній взаємодії матеріалів контакту з навколишнім середовищем. Органічні речовини, що є присутніми у середовищі, і оточують контакти, абсорбуються на їхніх поверхнях. У результаті їх піролізу, крекінгу і коксуванню на контактах з'являються плівки з високим електроопором. Відзначається, що порушенню електричного контакту сприяє інтенсивна взаємодія їхніх матеріалів з киснем повітря, сірчистим газом, сірководнем, що приводить до утворення плівок, які погано проводять електричний струм. Сила притиснення полоза до проводу, конструкція та еластичність струмознімної каретки значно впливають на знос проводу і струмознімних елементів. При збільшенні швидкості ковзання знос контактів залишається досить високим, незважаючи на процеси окислювання, що відбуваються при цьому і знижують його. Знос 1 UA 105340 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 проводу може збільшуватися в 1,5-3,5 рази при збільшенні швидкості від 50 до 100 км/год., і вище. Значне зниження зносу проводу можна досягти при зменшенні спадання напруги в контакті, що можливо при зниженні питомого електричного опору матеріалу струмознімних елементів. Знеміцнення міді при нагріванні проводу вище припустимого в місцях значного зносу також приводить до його руйнування. Таким чином, узагальнення факторів, що чинять вплив на працездатність і потужнострумового ковзного контакту, дозволяє обґрунтувати передумови вибору компонентів композиційного струмознімного матеріалу, а також принципи його конструктивного виконання. В ідеалі якість матеріалу струмознімної накладки повинна максимально задовольняти всім перемінним параметрам рухливого складу. Іншими словами матеріал СН повинен мати максимальні електро- і теплопровідність, міцність, низький коефіцієнт тертя і перехідний опір, стійкість до окислювання, мінімальну масу та інші властивості для того, щоб перекривати всі можливі екстремальні умови експлуатації струмознімного пристрою. Відомо багато структур струмознімних композиційних матеріалів. Структурами, що представляють найбільший інтерес, служать так названі порошкові і шаруваті композити. Порошкові композити являють собою неоднорідні тіла, що складаються з двох або більше і різнорідних відособлених фаз у вигляді дрібнодисперсних часток з визначеним взаємним розташуванням. Виготовляють такі композити шляхом змішування вихідних порошкових компонентів, їхнього ущільнення в прес-формах і спікання у вакуумі, у захисній або відбудовній атмосфері. Цей метод широко використовується при виготовленні струмознімних матеріалів на основі металів і графіту. Так названі шаруваті або комірчасті композити [1] являють собою тіла із шарами, що чергуються, двох або більш різнорідних матеріалів, певним чином скріплених між собою. Зазначені шари можуть бути однорідними або складатися з композиційних матеріалів. Відомим аналогом є монографія: B.C. Поліщука, В.І. Буковського, К.І. Доценка "Композиційні струмознімні матеріали для рухливих складів залізничного транспорту", Науково-технологічний центр "Реактивелектрон" Національної академії наук України. - Донецьк:"Вебер" (Донецьке відділення), 2008. - 136 с. [2]. Відомими аналогами є композиційний матеріал для струмознімних контактів патент № 42520А, B60L 5/08, спосіб одержання струмознімних, переважно контактних накладок пантографів залізничного електротранспорту патент № 42522 В22С 9/08, струмознімна накладка патент № 68157-А, B60L 5/08, С22С 9/00, Н01H /02; струмознімна накладка патент № 68434, B60L 5/00, С22С 9/00; спосіб виготовлення порошкової мідно-графітної накладки патент № 68435, С29С 9/00. Відомим аналогом є композиційний матеріал для електричних контактів на основі міді, що містить графіт і кадмій і додатково хром, при їхньому співвідношенні, мас. %: графіт - 0,5-2,0; кадмій - 0,8-1,0; хром - 0,5-2,0; мідь - решта, патент № 10981, С22С 9/00. Для підвищення твердості і міцності, а також у випадку використання матеріалу для ковзних контактів, необхідно забезпечувати більш високу стійкість до схоплювання. Хром має твердість 2 НВ=80-100 кг/мм , температуру плавлення 1800 °C, значний питомий електричний опір. У процесі твердофазного спікання хром і мідь взаємно не розчиняються. Наявність графіту необхідно для додання контактам стійкості до зварювання. При цьому наявність у сплаві графіту викликає зниження основних фізико-механічних показників матеріалу. У процесі одержання цього матеріалу для дослідження його властивостей готувалася шихта різного складу, що включає компоненти композиційного матеріалу. Вихідну шихту змішують у змішувачах до одержання однорідного складу, як правило не менше 1,5 години. З отриманої шихти пресують зразки розміром 5×5×70 мм. Пресування 2 здійснюють на пресах при питомому тиску 4 т/см . Отримані заготовки спікають в атмосфері осушеного водню при температурі 900±20° протягом не менше 1 години. Спечені зразки піддавали повторному пресуванню при питомому тиску протягом не менше 1 години. Було досліджено, що введення графіту більше 2 мас. % приводить до різкого зниження, механічних властивостей і електропровідності композиційного матеріалу на основі міді і тому вводити його у великих кількостях недоцільно. Кристалізаційний мідно-хромовий сплав дає матрицю, що утримує в собі гранульований графіт. Обтиснення прокаткою робить матеріал матриці значно більш міцним, твердим і отже більш зносостійким у процесі експлуатації. Досвід експлуатації зазначеного композиційного безпористого сплаву міді з хромом показав, що струмознімні накладки з такого матеріалу значно довше служать, чим накладки зі спеченого порошкового композитного матеріалу, 2 UA 105340 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 знижують інтенсивність зношування контактного проводу. Однак при всіх наявних перевагах накладки зі сплаву міді з хромом мають наступні недоліки. Недоліками аналогів є складна технологія їхнього одержання внаслідок необхідності виготовити спеціальне устаткування, що дозволяє в розплаві за допомогою відцентрових сил врівноважувати Архімедові сили й одержувати тверду суміш у вигляді злитка з рівномірно розподіленим у ньому гранульованим графітом. Недостатній рівень адгезії графіту до контактного проводу, внаслідок чого може спостерігатися підвищений знос, як самого мідного проводу, так і струмознімної накладки. Встановлено, що найважливіші параметри струмознімних матеріалів залежать як від їхнього хімічного складу, так і від технології виготовлення. Також встановлено, що порошкові композиційні матеріали, застосовувані для струмознімних накладок, мають істотно більш низьку зносостійкість, ніж шаруваті композиційні матеріали, що спричиняється слабкими зв'язками часток спеченого порошку між собою. Графіт, що є присутнім у композиті, роз'єднує частки міді і послаблює зв'язку між ними. При вмісті графіту в порошковому мідно-графітовому композиті більше 35-40 об. % дуже складно одержати досить міцний матеріал, придатний для використання струмознімної накладки. Також було встановлено, що властивості композиційних струмознімних матеріалів на основі міді і графіту істотно залежать від якості (шаруватості) графіту. Кращі антифрикційні властивості, що змащують, має природній графіт марки ГС-2. Відомим аналогом є патент РФ на винахід № 2130390, B60L 5/08, що належить до електротранспорту, конкретно до струмоприймальних елементів - вставок-накладок. Накладка виконана у вигляді пластини з двох шарів спресованих порошкових композиційних матеріалів різної електропровідності. Верхній шар, що контактує з струмопроводом, виконаний з порошкового композиційного матеріалу на основі графіту (80-86/об. %), обсяг якого складає 6570 мас. % від загального обсягу вставки. Нижній шар накладки виконаний з вуглевмісного композиційного матеріалу з добавкою високодисперсного металевого порошку (60-90 об. %). Як металевий компонент використовують в основному у вигляді порошку чавуну або заліза з розміром часток не більше 0,15 мм. Недоліком аналога є низька навантажувальна здатність по струму і підвищений її знос. Виконання вставки з двох шарів, що мають різну по величині електропровідність, різні фізикохімічні характеристики і розташовані паралельно поверхні контакту накладки зі струмонесучим проводом, сприяє формуванню додаткового опору на, границі розділу зазначених шарів. Це значно знижує номінальний струм струмоприймача. Цьому ж сприяє багатофазність структури нижнього шару, що складається з часток, металу високої дисперсності, ізольованих один від іншого діелектричними плівками. Незважаючи на високі властивості верхнього змащувального шару, накладка піддається високому зносу внаслідок низьких твердості і міцності при високому вмісті графіту (80-86 %), а отже зниженню експлуатаційної стійкості. Відомим аналогом є патент України на винахід № 74952, B60L 5/08, контактна вставка, виконана тришаровою, причому шари в ній розміщені перпендикулярно поверхні контакту. Крайні шари мають однакову ширину і виготовлені з графітококсового пресованого композиційного матеріалу при наступному співвідношенні, вага %: кокс - 30 %, графіт - 50 %, зв'язувальне - фенолформальдегідна смола - 20 %. Склад композиційного матеріалу в середньому шарі, що містить перпендикулярно розміщені до контактної поверхні накладки мідні дискретні волокна, містить, вага %: графіт - 60 %, кокс - 15 %, мідь - 7 %, зв'язувальне - 18 %. Описано технологію виготовлення зазначеної накладки. Патент служить основою для вибору ширини шарів міді і графіту в таких конструкціях накладок. Зазначені накладки здійснюють шляхом послідовного засипання в прес-форму порошкоподібної шихти відповідного складу при одночасній підпресовці шихти при 15-20 МПа з наступним додатком до накладки плоскопаралельного тиску величиною 30-50 МПа з подальшою термічною стабілізацією вставки при 300±10 °C протягом 30-40 хв., ширина накладки 30 мм, ширина кожного з крайніх шарів може складати від 1,5 мм до 9 мм із кроком зміни 1,5 мм і 3 мм. При цьому в залежності від ширини шарів навантажувальна здатність струмоприймача 2 2 змінюється в межах від 2100 А до 1150 А, міцність від 60 кг/см до 100 кг/см , питомий знос від 3 мм/1000 км пробігу до 0,6 мм/1000 км пробігу. Зразки таких накладок використовувалися в умовах експлуатації на Придніпровській залізниці України. З усіх матеріалів, що застосовуються (алюміній, цинк, свинець, залізо, мідь, вольфрам, сульфіди заліза, молібдену, вольфраму, графіт), максимально задовольняючим вимогам, пропонованим до потужнострумових ковзних контактів, є саме мідь і природний графіт. Мідь 3 UA 105340 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 має високу електро- і теплопровідність, пластичність, достатню твердість і міцність. Графіт у силу своєї природи є відмінним високотемпературним сухим змащенням. Електро- і теплопровідність, міцність графіту значно нижче міді. Зате ці недоліки можуть бути компенсовані в композиті з матрицею на основі міді. Мідь із графітом не взаємодіють між собою і не утворюють з'єднань аж до температури плавлення, що досить важливо для збереження кращих індивідуальних властивостей компонентів і композита в цілому. Найближчим аналогом до корисної моделі є патент України на винахід № 68157 А «Струмознімна накладка». Як металеву пластину використовують пластину довжиною 1200 мм із мідно хромового сплаву, що містить 0,2-2,0 % хрому, на робочій стороні якої виготовлені ямки, заповнені спеціальною графітовмісткою сумішшю, стійкою до вологи, температури і з підвищеною адгезією до поверхні контактного проводу і до робочої поверхні. Ямки рівномірно розподілені рядами уздовж пластини по робочій поверхні металевої пластини і сумарно займають 1,5-10 % її поверхні. Глибина кожної ямки вибрана трохи більшої товщини робочої поверхні струмознімної накладки. Точний склад пастоподібної суміші в описі не вказано і використовується як "ноу-хау". Застосовувалось нанесення жирового солідолу також по всій поверхні накладки. "Лігатуротвірний" компонент у вигляді шару також наноситься на робочу поверхню пластин. До недоліків найближчого аналога належить тривале виконання металевої пластини з досить дефіцитного мідно-хромового сплаву, а також значні відстані між сусідніми ямками, що погіршує властивості, що змащують, графітовмісної суміші. Сумарна поверхня зазначених ямок стосовно поверхні всієї композиційної накладки складає всього 1,5-10 %. Солідол швидко вимивається з ямок в дощову погоду, що недопустимо. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення як застосовуваного композиційного мідно-графітового шаруватого струмознімного матеріалу, так і конструкції самої струмознімної накладки, у частині поліпшення властивостей, що самозмащують, шляхом мінімізації зносу контактуючих поверхонь у складі власне накладки і контактного проводу, збільшення тривалості пробігу електровоза до зношування робочої частини накладки. Поставлена задача вирішується тим, що в композиційній струмознімній мідно-графітовій накладці, переважно довжиною 1200 мм, товщиною 6 мм і шириною 30 мм, для відповідних потужнострумових полозів пантографів залізничного електротранспорту, яка виконана у вигляді зміцненої струмопровідної мідної пластини з двох складових композиційного шаруватого струмопровідного матеріалу, перший - з нижньої опорної частини, що не зношується і другий - з верхньої робочої частини, що зношується в процесі експлуатації при взаємодії з контактним проводом, в обсязі якої певним чином рівномірно по її поверхні вздовж всієї її довжини на вибраних відстанях один від одного розміщені виїмки, заповнені самозмащувальним композитом у вигляді пастоподібної суміші дрібнодисперсного порошку графіту зі сполучного, причому глибина кожної з виїмок не менше товщини робочої частини, згідно з корисною моделлю, вихідна заготівля накладки з мідної шини марки M1, M2, М3 виконана з м'якого холоднокатаного сплаву по ДСТУ 1173-2006 з по хімічному складу ДСТУ 859-2001, вона 2 деформаційно до 80-90 кг/мм зміцнена, наприклад обтисненням, шляхом прокатки в каліброваних валках одночасно з процесом формоутворення і профілювання в робочій частині, що зношується, на всій довжині за заданими розмірами з мінімальними допусками чотирьох виїмок прямокутної форми, при цьому обсяги міді в обох частинах накладки, як і площі мідних і графітовмісних смуг на робочій поверхні приблизно рівні, а самозмащувальний графітовмісний композит, заповнений в чотири виїмки прямокутної форми при вмісті графіту (8,5±0,5) мас. % у вигляді однорідної пасти з графіто-бакелітовою сумішшю та із з'єднувачем з 8-процентного розчину уротропіну (гексаметилентетрамін C6H12N4) в спиртовому розчині бакелітового лаку з підвищеною адгезією до поверхні міді в порожнинах зазначених виїмок прямокутної форми, яка полімеризована термоотвердінням в сушильній камері при температурі (80±5) °С протягом 3-х годин. 1. Для зниження зносу контактної пари в складі мідної накладки і мідного контактного проводу необхідно забезпечити підвищену твердість застосовуваної мідної пластини. Потрібні значення твердості і шорсткості може забезпечити виконання її зі зміцнених прокаткою мідних шин вихідних заготівок накладки з м'якого холоднокатаного сплаву міді марки М1. Сумарна площа поверхні пазів, заповнених графітовмісним композитом, що самозмащує, підібрана, принаймні, у 3-5 разів більшої площі виїмок у вигляді ямок за найближчим аналогом для упевненого забезпечення рівномірності змащення ділянок міді лусочками шаруватого природного графіту. При цьому за рахунок операції ствердження полімерно-графітової суміші забезпечується формування на поверхні й в обсязі пазів досить твердої і легкої склоподібної маси, що складає 4-5 % від ваги готової накладки. Виконання струмопровідної мідної пластини 4 UA 105340 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 приблизно з рівними по 50 % обсягами нижньою частиною, що не зношується, і робочою частиною, що зношується, забезпечує накладці гарний тепловідвід і гарну електропровідність. 2. Деформаційне зміцнення виступів міді на робочій поверхні зносостійкої частини накладки може бути досягнуто тільки за рахунок якісного профілювання прокаткою виїмок-канавок на всю робочу глибину з вибраними мінімальними допусками розмірів по кресленню накладки. 3. Для забезпечення точного відтворення мідно-графітових накладок у промислових об'ємах партіями по 500-1000 шт. у кожній партії, розроблено технологічний регламент і технологію виготовлення самої накладки, а також пастоподібної суміші при вибраних концентраціях графіту (8±0,5) маси %, полімеризації її термоствердіння при пониженій температурі до (8±0,5) °С протягом 3-х годин з отриманням ударостійкої маси у пазах з високою самозмащувальною властивістю графіту. 4. Прийняті всі належні міри для безпеки роботи з незначними об'ємами фонолформальдегідних смол при виготовлені накладок, а також в часті формування закритих боксів, обладнаних місцевим підсосом повітря. Самі накладки при експлуатації безпечні та не виділяють небезпечні летучі сполуки. 5. Для зберігання та транспортування на накладку наносять шар антикорозійного складу. Нижче наведені додаткові відомості стосовно сплаву міді марки 1, а також по спиртовому розчину бакеліту і уротропіну, вказані в посиланнях [3] [4]. Відомий марочник сталі та сплавів, splav-kharkov.com, http://www.splav-kharkov.com запит М1 - Мідь [3]. Хімічний склад Мідь марки М1 - за ДСТУ 859-2001 має низький, в тисячних частках відсотках, зміст значного числа можливих домішок і знаходить застосування для провідників струму, прокату і т.п. (див. Марочник сталі та сплавів http://www.splav-kharkov.com). Відомий мідний м'який холоднокатаний сплав по ДСТУ 1173-2006, що має межу короткочасної міцності 200-260 МПа і відносне подовження при розриві 42 %, твердість по -1 Брінеллю НВ×10 =55МПа. Також по цьому ДСТУ відомий мідний твердий холоднокатаний сплав, який має зазначені механічні властивості відповідно міцності 290 МПа, відносне -1 3 подовження 6 і твердість по Брінеллю НВ×10 =95 МПа. Щільність матеріалу 8940 кг/м . коефіцієнт тертя з мастилом для мідного сплаву М1 дорівнює 0,011, коефіцієнт тертя без змащення 0,43. Відомо широке застосування фенол-формальдегідних смол для отримання різноманітних композиційних матеріалів на основі вуглеграфітових наповнювачів та полімерних зв'язуючих. Висока електрична провідність графітових з'єднань дозволяє застосовувати замість графіту, як наповнювачів, пластмаси. Відомий цілий клас композиційних матеріалів, званий графітопласти. Основними стадіями процесу тримання є: подрібнення (смол і наповнювачів) до необхідного гранулометричного складу, дозування і змішання вихідних матеріалів, просочення заповнювачів сполучним, вальцювання, екструзія), подальше подрібнення до отримання преспорошку. Готові вироби можуть піддаватися термообробці для ствердіння і зняття залишкових напруг, спіканню, карбонізації, заливці у форми, екструзії, лиття у форми, прокатці і т.п. підвищеною стійкістю до ударних навантажень, зниженим коефіцієнтом теплопровідності. Відомі так звані резольні або бакелітові лаки на основі новолакових фенолформальдегідних смол (ФФС) як правило на основі спиртів, які зазвичай затверджують за допомогою уротропіну (гексаметилентетрамін) термос твердінням при температурі 150-180 °C. В отвержденому стані резольні і новолакові ФФС мають низьку молекулярну та надмолекулярну структуру і являють собою густосітчастий поліметіленфеноли з аморфною мікрогетерогенною структурою (див. Хімічна Енциклопедія в 5-ти томах. - М.: вид-во Радянська Енциклопедія, 1998. - Т. 5. ФФсмоли, - С. 134-135) і вказується, що структура та властивості ствердлий ФФС залежать від температури, швидкості і ступеня затвердіння, типу та кількості летючих продуктів які виділяються. 3 Типова щільність ФФС - 1,25-1,38 г/см , деформаційна стійкість 140-180 °C, водопоглинання за 24 години, 0, 3-0,4 %. Уротропін (гексаметилентетрамін) C6H12N4, біла кристалічна маса, температура спікання 280 °C, легко розчиняється у воді і спиртах. У вигляді 40 %-го спиртового розчину уротропін технічний ДСТУ 1381-73 використовується у виробництві пластмас, синтетичного каучуку та ін. У кінцевому рахунку комбінація вищевказаних ознак забезпечує конструкції потужнострумової шаруватої струмознімної накладки, що заявляється, наступні технічні результати: - Практично без втрат передачу струму до електродвигуна; - Оптимальний знос на 1000 км пробігу електровозу як робочої поверхні міді так і контактного дроту; 5 UA 105340 U 5 10 15 20 - Високу стійкість до ударів динамічним навантаженням; - Покращену самозмащувану властивість графіту, а також підвищену антифрикційну властивість; - Підвищену екологічну безпеку як при виготовлені накладки, так і при експлуатації. Корисна модель пояснюється кресленням, де схематично зображена шарувата композитна струмознімна накладка з чотирма безперервними по довжині мідної пластини пазами, заповненими отвердженою полірозмірно-графітовмісною пастою, 1 - мідна пластина; 2 графітовмісний композит. Конструктивно струмознімна накладка (ТН) виконана знімною таким чином, що може бути надійно закріплена на полозі пантографа за стандартною схемою для конкретних конструкцій пантографів. Якщо полоз пантографа знаходиться в піднятому положенні й у притиснутому з визначеним зусиллям до контактного проводу, то струмознімна накладка при русі сковзає по зазначеному проводі. При цьому в зоні контакту композиційного матеріалу накладки з проводом формується контактна поверхня, що змащує, і яка створює захисну плівку. У процесі експлуатації струмознімна накладка стирається на передбачену працездатну її товщину і при забезпеченні заданого пробігу вона замінюється на нову. Контактний провід, як правило, мідний провід, підвішений на опорах уздовж осі залізничної колії поруч із зиґзаґами у кожному прольоті між опорами для забезпечення рівномірності його зносу на довжині накладки - 600 мм, по 300 мм у кожну сторону від осі колії або від центра накладки у випадку порівняно прямолінійного напрямку шляху і на гранично припустимій ширині 1200 мм накладки у випадку численних і крутих поворотів шляху. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 45 Композиційна мідно-графітова струмознімна накладка, переважно довжиною 1200 мм, товщиною 6 мм і шириною 30 мм, для відповідних потужнострумових полозів пантографів залізничного електротранспорту, яка виконана у вигляді зміцненої струмопровідної мідної пластини з двох складових композиційного шаруватого струмопровідного матеріалу, перший - з нижньої опорної частини, що не зношується і другий - з верхньої робочої частини, що зношується в процесі експлуатації при взаємодії з контактним проводом, в обсязі якої певним чином рівномірно по її поверхні вздовж всієї її довжини на вибраних відстанях один від одного розміщені виїмки, заповнені самозмащувальним композитом у вигляді пастоподібної суміші дрібнодисперсного порошку графіту зі сполучним, причому глибина кожної з виїмок не менше товщини робочої частини, яка відрізняється тим, що вихідна заготовка накладки виконана з м'якого холоднокатаного сплаву по ДСТУ 1173-2006 з мідної шини марки Μ1, М2, М3 по 2 хімічному складу ДСТУ 859-2001, вона додатково деформаційно зміцнена, до 80-90 кг/мм , наприклад обтисненням, шляхом прокатки в каліброваних валках одночасно з процесом формоутворення і профілювання в робочій частині, що зношується, на всій довжині за заданими розмірами з мінімальними допусками чотирьох виїмок прямокутної форми, при цьому обсяги міді в обох частинах накладки рівні, як і площі мідних і графітовмісних смуг на робочій поверхні накладки, а самозмащувальний графітовмісний композит заповнений в чотири виїмки прямокутної форми, що зношується, частини накладки при вмісті графіту (8,5±5) мас. % у вигляді однорідної пасти з графіто-бакелітової суміші і сполучного з 8-процентного розчину уротропіну (гексаметилентетрамін C6H12N4) в спиртовому розчині бакелітового лаку з підвищеною адгезією до поверхні міді в порожнинах зазначених виїмок прямокутної форми, який полімеризований термоотвержденням в сушильній камері при температурі (80±5) °С протягом 3-х годин. 6 UA 105340 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7

Додаткова інформація

Автори англійською

DYACHENKO VOLODYMYR PETROVYCH, DYACHENKO ANTON VOLODYMYROVYCH

Автори російською

ДЬЯЧЕНКО ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ, ДЬЯЧЕНКО АНТОН ВЛАДИМИРОВИЧ

МПК / Мітки

МПК: C22C 9/00, E01B 11/04, B60L 5/08

Мітки: мідно-графітова, композиційна, струмознімна, накладка

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/9-105340-kompozicijjna-strumoznimna-midno-grafitova-nakladka.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Композиційна струмознімна мідно-графітова накладка</a>

Подібні патенти