Выбор щеток для тягового электродвигателя ЭД118 – А. Коэффициент трения между щеткой и коллектором, страница 2

Наличию силы трения в скользящем контакте обязано появление еще одной  силы – трение щетки о внутреннюю поверхность щеткодержателя. Она также должна играть стабилизирующую роль, снижая вертикальную составляющую вибрации. Эта сила определяется по формуле

μ¹,                          (5.3)

где μ¹ – коэффициент трения между щеткой и обоймой щеткодержателя при    

,                     (5.4)

В реальных условиях коэффициенты трения в процессе работы электромашины снижаются, и в действительности   не будет превышать 1,5 – 2 % от P, чем в практических расчетах принято пренебрегать. Таким образом, радиальный щеткодержатель не обеспечивает устойчивость щетки в механическом отношении и не создает условия для стабильности электрического контакта.

Картина принципиально меняется, когда мы обращаемся к щеткам реактивным. В этом варианте появляется реальная третья сила – Q, напрямую связанная с силой P и углом скоса . Если согласно установленным нормам, принять = , тогда сила будет равна

Q = ,                      (5.5)

Т. е., в этом случае щетка надежно будет прижиматься к стенке обоймы щеткодержателя даже при реверсировании.

Сила Q, в свою очередь, приведет к увеличению силы трения щетки об обойму щеткодержателя и будет равна

F_тр.                 (5.6)

А это уже дополнительная составляющая, не считаться с которой нельзя, ибо она составляет не 1 – 2 % , а целых 10 % [2].

Основываясь на приведенных выкладках, было предложено проверить их правомерность и главное – оценить реальную эффективность от применения реактивных щеток с точки зрения их способности поддерживать устойчивый электрический контакт с коллектором. Две щетки в изолированных щеткодержателях поместили на вибростол и подключили к источнику постоянного тока через регулировочный реостат. Принципиальная схема щеток на вибростенде представлена на листе 8  графической части дипломного проекта.

Задавая различную интенсивность ускорения вибрации, замеряем ток, протекающий через щетки, и падение напряжения на участке: токоведущий провод – вибрационный стол. Этот эксперимент проводим дважды: первоначально на радиальной щетке, а затем на той же щетке, но с предварительно сделанным на ее верхнем торце скосом под углом %.

Анализируя результаты определили что по мере увеличения амплитуды вертикальной вибрации электросопротивление в контакте возрастает и, как следствие, уменьшается ток, проходящий через данный контакт. В свою очередь, падение напряжения увеличивается, хотя его изменения и неадекватны. При этом темп изменения данных параметров на радиальной щетке и на реактивной разный [2].

Радиальная щетка оказалась более чувствительной к изменению интенсивности вибрации, чем реактивная. Это хорошее подтверждение выводам, сделанным на основании анализа активно действующих усилий.

При определении порога безотрывности для радиальной и реактивной щеток. Суть эксперимента сводилась к фиксации на осциллографе изменения падения напряжения (U)  в контакте в момент подачи на вибростол кратковременного импульса вибрации.

Было определено, что при практически одинаковой интенсивности ударных импульсов радиальная щетка потеряла на мгновение электрический контакт, в то время как реактивная щетка почти не отреагировала на этот импульс.

Эксплуатационная проверка полностью подтвердила преимущества реактивных щеток перед радиальными. Следовательно, тепловозоремонтным предприятиям, занятым проектированием электромашин и их комплектацией, необходимо пересмотреть традиционно сложившиеся подходы к выбору конструкций щеток применительно к конкретным типам электромашин.