Контактные вставки скользящего типа для токосъема с контактных проводов

Контактная вставка скользящего типа является весьма ответственной деталью, осуществляющей токосъем с контактных проводов. Она оказывает существенное влияние на бесперебойность эксплуатации троллейбуса.

Токосъем троллейбуса, а следовательно, и работа скользящего контакта происходит в сложных условиях, характеризуемых следующими особенностями.

Уровень подвески контактных проводов колеблется от 4 до 6 м, следовательно, неизбежны значительные колебания давления контакта на провода. В токоприемниках типа РТ-6 эти колебания составляют 12% и выше, а в токоприемниках РТ-3 достигают 60%. Колебания величины контактного нажатия усиливаются при наезде троллейбуса на выступы и впадины, встречающиеся на дороге, что вызывает резкие колебания кузова, а также при ускорении и замедлении машины. Существенные изменения контактного давления вызывают собственные колебания штанги токоприемника. 

Скользящий контакт подвергается также ударной нагрузке, достигающей 20% от статической, которая возникает в момент прохождения токоприемником жестких точек подвеса и спецчастей.

При скольжении контакта по проводу токосъем осуществляется не всей рабочей поверхностью контактной вставки, а лишь небольшой ее частью. В результате этого контактная вставка изнашивается неравномерно, с выкрашиваниями и сколами материала вставки.

Значительное изменение силы нажатия контакта, а также большая неравномерность и неполноценность площади соприкосновения контактной

вставки с контактным проводом вызывают резкие колебания удельного давления, которое для вставок длиной 60 мм колеблется в пределах от 0,15 до 0,8 Мн/м2 (1,5 до В кГ/см2) и для вставок длиной 80 мм — от 0,1 до 0,5 Мн/м2 (от 1 до 5 кГ/см2), в то время как рекомендуемое удельное нажатие контактных щеток электрических машин не превышает 0,1 Мн/м2 (1 кГ/см2)..

Значительное снижение площади контакта (соприкосновения контактной вставки с контактным проводом) приводит к увеличению плотности тока в скользящем контакте, достигающей в особенно тяжелых случаях 150 а/см2, а при наиболее длительных и часто повторяющихся режимах — 10—100 а/см2, что во много раз превышает рекомендуемую величину; значительные изменения контактного давления, высокие плотности, а также большие и резкие колебания снимаемого тока вызывают искрение между скользящим контактом и контактным проводом.

Появление влаги на поверхностях контактного провода и вставки оказывает на них разрушающее действие. Образование на проводе изморози и гололеда также ухудшает контакт и условия токосъема, вызывая искрение и повышенный износ контактных вставок. Ряд других неблагоприятных условий (загрязнение контактных поверхностей уличной пылью, неровности и заусеницы на проводах и особенно спецчастях и Др.) в еще большей мере . ухудшают условия токосъема.

Сложность условий работы контактных вставок приводит к повышенному износу их и в связи с этим — к частой смене в процессе эксплуатации. .

Сказанное выше обусловливает высокие требования, предъявляемые к контактным вставкам скользящего типа. Основные из них следующие:

1) высокая износостойкость при неблагоприятных условиях работы;

2) наличие смазывающих свойств в материале вставки;

3) минимальный износ контактного провода;

4) высокая механическая прочность;

5) минимальная зависимость условий токосъема и износа вставки и провода от атмосферных условий;

6) термическая стойкость материала вставки;

7) максимальное сопротивление искрообразованию и возникновению дуги;

8) минимальный коэффициент трения при скольжении вставки по контактному проводу;

 9) возможность высоких скоростей скольжения (до 18 м/сек) без искрения при существующей силе нажатия на контактную вставку;

10) недефицитность материала, используемого для изготовления вставок.

В настоящее время троллейбусными предприятиями применяются главным образом угольно-графитные контактные вставки. В некоторых случаях применяются также металлические и в еще более редких случаях, в порядке эксперимента — металлические самосмазывающиеся и металлокерамические контактные вставки.

Широкое распространение угольно-графитных контактных вставок свидетельствует о том, что они удовлетворяют ряду требований, обеспечивающих их надежную эксплуатацию (наличие смазывающих свойств в материале вставки, минимальный износ контактного провода, высокое сопротивление искрообразованию, термическая стойкость, незначительный коэффициент трения, возможность высоких скоростей без искрения, недефицитность материала и др.).

В настоящее время известны два способа изготовления угольно-графитных вставок: методом горячего сухого прессования и методом прессования с последующим длительным обжигом при высокой температуре.

Для изготовления контактных вставок методом горячего прессования используются следующие материалы: электрогофритированный кокс

(84,74%), наволочная смола (13,62%) и технический уротропин. (1,64%).

Специально приготовленный из этих материалов порошок прессуется в прессформе, нагретой до 160—170° С, при удельном давлении 35 Мн/м2 (350 кГ/см2), с выдержкой времени 5 мин. В результате.прессования получаются контактные вставки, которые затем полимеризуются при температуре 160—180° С в течение 30 мин.

Изготовленные таким способом вставки обеспечивают пробег от 600 до 1500 км (в наиболее благоприятных условиях).

Для производства контактных вставок методом прессования с последующим длительным обжигом при высокой температуре применяют главным образом порошки кокса, сажи, графита и специальных добавок (смола, пек и Др.). Различное соотношение составляющих усиливает или ослабляет отдельные свойства контактных вставок (твердость, удельное сопротивление, механическую прочность у. хрупкость, коэффициент трения и др,). Известное влияние на свойство вставок оказывают длительность перемешивания, температурный режим и последующая после прессования термическая обработка.

/ Значительное влияние на свойства угольно-графитных вставок оказывает размер частиц материалов, из которых изготовляются вставки. Чем выше степень измельчения (помол) частиц материала, тем выше износостойкость угольно-графитных контактных вставок. Представляются весьма целесообразными изготовление и испытание опытных образцов вставок из сверхтонкого помола угольно-графитной фракции. Основным препятствием в проведений этого эксперимента является создание соответствующей пресс-формы, конструкция которой исключала бы возможность утечки прессуемого материала. Однако возможность получения контактных вставок с высокой износостойкостью вполне оправдывает усилия и затраты по созданию более совершенных конструкций прессформ.

Для уменьшения коэффициента трения и гигроскопичности контактные вставки пропитывают смазывающим веществом. Значительное распространение получил парафин в качестве смазывающего Материала, вводимого в поры угольно-графитных элементов. Процесс пропитки парафином, растворенным в керосине, продолжается в герметически закрывающемся сосуде в течение 2—3 ч при температуре около 120° С. После пропитан для удаления растворителя вставки подвергаются сушке в течение 10 ч при t — 100° С.

Выше было указано, что на износостойкость контактных вставок влияют также их конструктивная форма и, в значительной степени, конструкция v головки токоприемника. Так, например, при прочих равных условиях замена вилочного шарнира шарниром шарового типа позволяет увеличить износостойкость на 50%; удлинение вставки с 60 до 80мм позволяет снизить удельный износ до 40% и т. д.

Настоятельная потребность существенного повышения износостойкости контактных вставок токоприемников при минимальном износе контактных проводов вызывает необходимость дальнейшего и более глубокого наследования этого вопроса.