Диссертация (Оценка влияния твердой смазки на трибохарактеристики узлов скользящего токосъема), страница 6

выполнения АСМ анализа работы всего ЩКА на основе одновременного измерения мгновенных значений токов всех щеток и статистического анализа токораспределения.Рисунок 13 – Состав АСМ ЩКА и принцип работы основных частейАвтоматизированная система обеспечивает контроль тока каждойщетки с анализом качества электрической проводимости, искрения, любыхвнешних воздействий на процесс токопередачи, оповещение обслуживающего персонала о необходимости проведения регулировочных мероприятий на ЩКА, а также диагностирует качество настройки ЩКА.33Автором [38] разработан комплекс расчетных моделей и устройств,решающий проблему системной диагностики и прогнозирования технического состояния УСТ турбогенераторов, внедрение которого позволяетулучшить функциональный контроль УСТ, упрощает и ускоряет процесснастройки токосъема, существенно повышает его эксплуатационную надежность.В [39] предлагается использование приборов АТК-250 для контролятоков и сигнализатора искрения СИ-10-50, предназначенных для оценки работоспособности ЩКА турбогенераторов с целью его последующейнастройки и контроля искрения.Авторами [40] рассматривается возможность внедрения приборов дляконтроля за работой ЩКА турбогенераторов.

ООО «Экотех» разработало ивнедрило более, чем на 80 электростанциях России приборы «Искра»,«Кит», «Прибой», «Квант». Данные устройства предназначены для контроляза искрением («Искра»), замером токов цепей параллельно работающихщеток («Кит»), определения биения КК («Прибой»), а также для визуальногоосмотра поверхностей вращения КК, коллекторов, валопроводов («КвантА»).В [41] авторами предлагается осуществлять контроль за состояниемЩКА по параметру превышения температуры горячего воздуха над холодным охлаждающим.

Метод основывается на анализе многочисленных экспериментов, которые показали, что суммарные потери в скользящем контакте при условии его нормальной работы не будут претерпевать резких изменений при различных токах ротора, при изменении нажатия в процессеестественного износа щеток, а также по причине изменения числа работающих щеток. Диагностирующая система позволяет выявлять все причинынарушений в работе ЩКА, приводящие к увеличению полных потерь, включая и один из наиболее часто встречающихся – ухудшение состояния месткрепления токоведущих проводов к щеткам.34Таким образом, в настоящее время для оценки и прогнозирования работоспособности УСТ активно применяются технические системы диагностирования и мониторинга. В процессе работы таких систем осуществляется контроль основных параметров пар трения ЭЩ – КК, таких как величина тока под щеткой, уровень искрения, шероховатость сопрягаемых поверхностей, величина биения, усилие нажатия, а также температура.

Знаяпредельное значение каждого параметра, а также его влияние на работуУСТ, обслуживающий персонал проводит необходимые регулировочныемероприятия. Однако, в качестве основного недостатка данных автоматизированных аппаратных комплексов стоит отметить отсутствие возможности управления процессами износа и токораспределения.1.6 Снижение износов и повышение стабильности работыконтактных пар за счет использования поверхностных пленок в узлахскользящего токосъемаСнижение износа и повышение стабильности пар трения ЭЩ – КК (коллектор) возможно путем нанесения пленок на их поверхности, что позволяет увеличить ресурс узлов токосъема, снизить расход цветных металлов(медь, латунь, бронза) за счет уменьшения износов КК и коллекторов, снизить расход щёток.В зависимости от проводимости смазанного контакта смазывающиепленки делятся на 2 типа:а) толстые (толщина > 1 нм), которые обеспечивают минимальный износ контактных пар, но при этом ухудшают условия контактирования;б) тонкие (< 1 нм), обладающие высокой электропроводностью.Смазки, используемые в электрических контактах не должны полностью разделять сопрягаемые поверхности, а также существенно повышатьконтактное сопротивления.В одной из статей Автором [43] в качестве контактных смазок предлагается широкий спектр жидкостей: диэфиры, полиалкиленгликоли, рас-35творы металлоорганики в минеральных маслах и др.

Установлено, что эффективность того или иного материала зависит от его химической структурыи вязкости. Наряду с хорошими антифрикционными и проводящими свойствами некоторые перечисленные вещества обладают высокой окислительной устойчивостью, а также обеспечивают коррозионную стойкость. Жидкиесмазки наносятся на поверхность электрических контактов однократно. Ихдолговечность при многоцикловой работе зависит от природы материаласмазки, а также от толщины пленки.

По мере увеличения продолжительности работы происходит потеря смазочной способности вследствие испарения смазочного материала, миграции, оттеснения с дорожки трения, механического удаления вместе с продуктами изнашивания. Истощение смазкивызывает увеличение коэффициента трения и постепенный рост контактного сопротивления.Известны способы образования на поверхности коллектора плёнок,способствующих снижению коэффициента трения за счет создания окиснойантикоррозионной пленки (политуры) на металлических частях щеточноколлекторного узла в потоке озонированного воздуха [42]. Политурнаяпленка снижает скорость износа узлов трения и способствует более равномерному распределению тока по параллельно работающим щеткам.

Недостаток метода состоит в сложности его использования на коллекторах крупных машин и отсутствие возможности постоянного нанесения смазки.В [44] описывается метод снижения износов за счет пропитки щетокповерхностно-активными веществами (суспензия фторопласта Ф – 4 Д, лакФ – 32 ЛН, коллоидный графит), однако при определенных условиях этоприводит к увеличению падения напряжения в контакте и его дальнейшемуперегреву.Не лишен недостатков и способ введения в зону контакта смазывающего вещества в виде жидких смазок [45]. Метод нашел свое применение вколлекторных двигателях метрополитена. При нанесении фторсодержащих36поверхностно-активных веществ (эпилам) на твердые поверхности эти вещества снижают поверхностную энергию твердого тела в 1000-10000 раз. Кнедостаткам данного способа можно отнести высокую трудоемкость, атакже химическая активность данной жидкой смазки.В отличие от жидких смазочных материалов твердые смазки относительно легко можно ввести в зону электрического контакта [49].

Широкоераспространение нашел способ введения в тело щетки смазки в виде порошка (щётка Г-24), гранул (щётка Г-27), где в качестве твердой смазки используется ДМ, который благодаря своей слоистой структуре, полупроводниковыми, термоэлектрическими [52] и смазывающими свойствами позволяет существенно улучшить трибологические характеристики пар трения,что выражается в существенном уменьшении коэффициента трения и механического износа [25], снижении уровня радиопомех по мощности инапряжению в коллекторных машинах переменного тока, уменьшении степени искрения под электрической щеткой.

Наряду с этим за счет формирования равномерной смазывающей пленки улучшается токораспределениемежду параллельно работающими щетками. Недостаток этого способа состоит в том, что отсутствует возможность регулирования подачи ДМ на поверхность коллектора (КК).Смазывающее действие ДМ объясняется его слоистой структурой, которая способствует образованию на поверхности проводников смазывающих пленок.

В отличие от графита, структура молибдена представлена ввиде моноплоскостей молибдена, прикрытых плоскостями серы [50], которые скреплены между собой слабыми силами Ван-дер-Ваальса, позволяющими легко скользить друг по другу. Наряду с этим, ДМ имеет высокую температуру окисления, которая зависит от размера частиц материала [55], атакже не требует присутствия влаги для обеспечения минимального износа.Однако, у твердых смазок существует ряд проблем, которые ограничивают область их применения. Они связаны с необходимостью регулиро-37вания подачи в зону контакта [50], а также подбора определенных оптимальных условий работы смазки (давление на смазывающий материал,микротемпература в зоне контакта щетка-кольцо, материал взаимно перемещаемых поверхностей и т.д.).В статье [52] описывается способ снижения износа щёток на коллекторах за счёт расположения на рабочей дорожке коллектора (КК) отдельнойнетокопроводящей смазывающей щётки (рисунок 14), выполненной на основе ДМ.

Реализация предложенного технического решения на различныхтипах коллекторных машин постоянного и переменного тока показала, чтоизнос может быть уменьшен в 3-4 раза, а у машин, работающих в высотныхусловиях (р=15 мм. рт. ст.) в сочетании с плюсовыми и минусовыми температурами (+120 С; -60 С) в 7-8 раз.Рисунок 14 – Установка смазывающей щётки между токоведущими:1-коллектор; 2 - токоведущая щётка;3 - смазывающая щёткаИспользование СЩ в многощеточных системах двигателя постоянноготока привело к снижению износов в 2,5 раза [53].Автором [46] проведены работы по оценке эффективности СЩ, выполненных на основе ДМ. Также предлагаются методы подбора элементов ще-38точно-коллекторного узла и величины подачи смазки в зону контакта, позволяющие на стадии проектирования обеспечить оптимальное применениетвердой смазки.