RU2273566C2 - Vehicle current collector trolley - Google Patents
Vehicle current collector trolley Download PDFInfo
- Publication number
- RU2273566C2 RU2273566C2 RU2004102740/11A RU2004102740A RU2273566C2 RU 2273566 C2 RU2273566 C2 RU 2273566C2 RU 2004102740/11 A RU2004102740/11 A RU 2004102740/11A RU 2004102740 A RU2004102740 A RU 2004102740A RU 2273566 C2 RU2273566 C2 RU 2273566C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- collector element
- current
- carbon
- metal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкциям устройств и материалам для изготовления токосъемных элементов полозов токоприемников электроподвижного состава железных дорог, городского и промышленного транспорта.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to device designs and materials for the manufacture of slip rings for current collectors of electric rolling stock of railways, urban and industrial vehicles.
Известны токосъемные элементы для передачи электрического тока в электрических двигателях, выполненные в виде щеток на основе графита с токопроводящими элементами в виде металлической бумажной ленты (Патент Франции №2220895, кл. Н 01 Р 39/18, 1974).Known collector elements for transmitting electric current in electric motors, made in the form of brushes based on graphite with conductive elements in the form of a metal paper tape (French Patent No. 2220895, CL N 01 P 39/18, 1974).
Токосъемные элементы подобной конструкции с использованием в качестве проводников электрического тока металлической бумажной ленты не могут быть использованы для токосъема на электроподвижной состав. Это связано с тем, что такие токосъемные элементы имеют низкую электрическую проводимость из-за небольшой площади на поверхности контакта электропроводных компонентов, выходящих на нее из корпуса токосъемного элемента. Кроме того, вся нормальная нагрузка от усилий прижатия токосъемных элементов к другому контакту приходятся на более податливую к износу углеродную матрицу.Current collection elements of a similar design using metal paper tape as electric current conductors cannot be used for current collection on electric rolling stock. This is due to the fact that such current collector elements have low electrical conductivity due to the small area on the contact surface of the electrically conductive components exiting onto it from the body of the current collector element. In addition, the entire normal load from the efforts of pressing the collector elements to another contact falls on a more wear-resistant carbon matrix.
По этим причинам известные токосъемные элементы, применяемые на полозах токоприемников железнодорожного транспорта, не обеспечивают надежную его работу в неблагоприятных условиях - дожди, отложение изморози и гололеда на проводах.For these reasons, the well-known current-collecting elements used on the skid of current collectors of railway transport do not ensure its reliable operation in adverse conditions - rains, deposition of hoar frost and ice on wires.
Известны токосъемные элементы в виде угольных вставок (ГОСТ 14692-78 "Вставки угольные контактные для токоприемников электроподвижного состава"). Известные угольные вставки во влажные периоды года и в зимний сезон интенсивно изнашиваются. Износ их увеличивается в 2-2,5 раза. Кроме того, угольные вставки обладают низкой прочностью, хрупкостью, что приводит их к частым разрушениям при разрегулировке контактной подвески. По этой причине применение их на высокоскоростном электроподвижном составе недопустимо.Known collector elements in the form of coal inserts (GOST 14692-78 "Coal contact inserts for current collectors of electric rolling stock"). Known coal inserts wear out during the wet periods of the year and in the winter season. Their wear increases by 2-2.5 times. In addition, carbon inserts have low strength and brittleness, which leads to frequent damage during misalignment of the contact suspension. For this reason, their use on high-speed electric rolling stock is unacceptable.
Углеродная матрица таких вставок обладает высоким удельным электросопротивлением, что позволяет использовать угольные вставки исключительно на переменном токе, где осуществляется съем токов небольшой величины. Применение их на электроподвижном составе постоянного тока ограничено.The carbon matrix of such inserts has a high electrical resistivity, which allows the use of carbon inserts exclusively on alternating current, where small currents are removed. Their use on DC electric rolling stock is limited.
Использование их для токосъема больших токов на мощном электроподвижном составе постоянного тока приводит к разупрочнению медного контактного провода, опасности его пережога, интенсивному износу контактного провода из-за электроэрозионных процессов.Using them for current collection of large currents on a powerful electrically mobile composition of direct current leads to softening of the copper contact wire, the danger of burning it, intensive wear of the contact wire due to electrical discharge processes.
Обладая высокими антифрикционными свойствами, угольные вставки мало изнашивают контактный провод при чисто механическом износе, но сильно подвергают его износу из-за электроэрозионных процессов. Сами вставки подвергаются сильному износу и являются причиной повреждений контактной сети из-за разрушений от ударов.Possessing high antifriction properties, carbon inserts wear out a contact wire a little at purely mechanical wear, but strongly subject it to wear due to electroerosion processes. The inserts themselves undergo severe wear and cause damage to the contact network due to damage from impacts.
Известны токосъемные элементы, представляющие контактные пластины из порошкового материала на металлической основе, которые используются на полозах токоприемников электровозов постоянного тока (патент РФ №2166410, кл. B 22 F 3/26; Н 01 Н 1/02, 2001).Known collector elements representing contact plates of powder material on a metal base, which are used on the skids of the current collectors of direct current electric locomotives (RF patent No. 2164410, class B 22 F 3/26; H 01 H 1/02, 2001).
Пластины известных элементов содержат в своем составе достаточно большое количество твердых смазок (являются самосмазывающимися), благодаря чему можно дополнительно снизить износ контактного провода. Однако чрезмерный ввод в состав пластины твердых смазок приводит к снижению их прочностных свойств и, как следствие, увеличению опасности разрушения пластин в эксплуатации.Plates of known elements contain a sufficiently large amount of solid lubricants (they are self-lubricating), which can further reduce the wear of the contact wire. However, excessive introduction of solid lubricants into the plate composition leads to a decrease in their strength properties and, as a consequence, to an increase in the risk of plate destruction in operation.
Контактные пластины из порошкового материала на основе железа сильно повреждаются электрическими дугами, возникающими во время токосъема, при этом электроэрозионные повреждения могут быть настолько сильными, что происходит оплавление материала пластин с прожогами их корпуса. От прожогов корпуса пластин по всему сечению во время дугового токосъема пробег полоза с порошковыми пластинами снижается до 1000 км.The contact plates of iron-based powder material are severely damaged by electric arcs that occur during current collection, while the erosion damage can be so strong that the material of the plates is melted with burns through their body. From burn-through of the plate body over the entire section during the arc current collection, the run of the runner with powder plates is reduced to 1000 km.
На практике указанные пластины применяют с внешней смазкой, наносимой на полоза токоприемников. Смазка обладает диэлектрическими свойствами и затрудняет токосъем, вызывая пережоги контактного провода. Кроме того, она увеличивает повреждаемость обоих контактов от электроэрозионных явлений. Нанесение смазки на полоз требует дополнительных производственных площадей и рабочей силы, затрат на саму смазку.In practice, these plates are used with external grease applied to the skid of current collectors. The lubricant has dielectric properties and complicates current collection, causing burnouts of the contact wire. In addition, it increases the damage to both contacts from electroerosive phenomena. Lubrication of the runner requires additional production space and labor, the cost of the grease itself.
Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является токосъемный элемент, в корпусе которого установлен пакет чередующихся пластин из порошкового материала на металлической основе, углеграфита и графита, причем пластины из углеграфита располагаются со стороны сбегания и набегания контактного провода, т.е. по краям токосъемного элемента, пластины из порошкового материала на металлической основе - после них, а в средней части получаемого пакета располагается, по крайней мере, одна пластина из графита (Авторское свидетельство СССР №1572847, кл. B 60 L 5/20, 1990).The closest in technical essence to the described invention is a current collector element, in the housing of which there is a package of alternating plates of powder material on a metal base, carbon graphite and graphite, moreover, carbon graphite plates are located on the side of run-off and run-in of the contact wire, i.e. along the edges of the collector element, plates of powder material on a metal base - after them, and in the middle part of the resulting package is at least one plate of graphite (USSR Author's Certificate No. 1572847, class B 60 L 5/20, 1990) .
Пластины располагаются своими боковыми поверхностями перпендикулярно оси контактного провода и соединены между собой в той их части, которая не подвергается износу.The plates are located on their side surfaces perpendicular to the axis of the contact wire and are interconnected in that part that is not subject to wear.
Недостатком известного токосъемного элемента является низкая надежность его работы, т.к. крайние участки токосъемного элемента, выполненные из углеграфита (углеродного материала на коксовой основе в обожженном состоянии), обладают высокой хрупкостью, что вызывает их разрушение при ударах, связанных с появлением жестких точек в контактной подвеске при разрегулировании контактной сети.A disadvantage of the known collector element is the low reliability of its operation, because the extreme parts of the collector element made of carbon graphite (carbon material on a coke base in the calcined state) are highly brittle, which causes them to collapse upon impacts associated with the appearance of hard points in the contact suspension during deregulation of the contact network.
Кроме того, пластины из углеродного материала, располагаясь по краям токосъемного элемента, наибольшее время подвержены воздействию электрических дуг. Сопротивляемость этого материала электроэрозионным повреждениям слабая, так как в опорной точке дуги из-за высоких температур происходит резкое изменение плотности материала, что приводит к появлению термических напряжений, разрушающих материал.In addition, plates of carbon material, located at the edges of the collector element, are most exposed to electric arcs. The resistance of this material to electroerosive damage is weak, since a sharp change in the density of the material occurs at the reference point of the arc due to high temperatures, which leads to the appearance of thermal stresses that destroy the material.
Опыт эксплуатации показал, что при затрудненном токосъеме в результате отложения изморози и гололеда на контактном проводе появляются электрические дуги. Одна опорная точка дуги располагается на контактном проводе, а другая фиксируется на первом с находящей стороны полоза ряду токосъемных элементов, т.е. первом ряду по ходу движения электроподвижного состава. По мере перемещения полоза электрическая дуга растягивается, и опорная точка ее с 1-го ряда перемещается на последний, по направлению движения полоза ряду токосъемных элементов. Здесь опорная точка дуги передвигается на край токосъемных элементов. При дальнейшем растягивании дуги опорной ее точке уже некуда перемещаться. В связи с этим пока дуга не оборвется, по мере растягивания, ее опорная точка наибольшее время находится на нисходящей кромке последнего ряда токосъемных элементов. В связи с этим кромка токосъемных элементов оплавляется, ширина токосъемных элементов уменьшается.Operating experience has shown that with difficult current collection as a result of deposition of hoar frost and ice, electric arcs appear on the contact wire. One reference point of the arc is located on the contact wire, and the other is fixed on the first row of current-collecting elements on the first runner side, i.e. the first row in the direction of movement of the electric rolling stock. As the runner moves, the electric arc stretches, and its reference point moves from the 1st row to the last, in the direction of the runner’s movement, to a series of collector elements. Here, the reference point of the arc moves to the edge of the collector elements. With further stretching of the arc, its supporting point has nowhere to move. In this regard, until the arc breaks, as it stretches, its reference point is located for the greatest time on the descending edge of the last row of collector elements. In this regard, the edge of the collector elements is melted, the width of the collector elements decreases.
Задачей изобретения является создание токосъемного элемента, обеспечивающего надежность токосъема в период неблагоприятных метеорологических условий, позволяющего снимать достаточно большие токи, снизить износ контактного провода, повысить пробеги полозов от монтажа до снятия токосъемного элемента по износу.The objective of the invention is the creation of a collector element, ensuring the reliability of the collector during unfavorable weather conditions, which allows to remove sufficiently large currents, reduce wear of the contact wire, increase mileage of runners from installation to remove the collector element for wear.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является, таким образом, повышение эксплуатационных характеристик токосъемного элемента (снижение износа контактного провода, повышение пробега полозов от монтажа до снятия токосъемного элемента по износу), а также надежности работы в неблагоприятных метеоусловиях. Кроме того, обеспечить съем и передачу повышенной токовой нагрузки.The technical result to which the invention is directed is thus to increase the operational characteristics of the current collector element (reduce wear of the contact wire, increase the mileage of the runners from installation to remove the current collector element for wear), as well as reliability in adverse weather conditions. In addition, provide removal and transmission of increased current load.
Указанная задача, а следовательно, и технический результат достигаются за счет того, что в известном токосъемном элементе токоприемников электроподвижного состава, в корпусе которого установлен пакет чередующихся пластин из порошкового материала на металлической основе и углеродного материала, расположенных своими боковыми поверхностями перпендикулярно оси контактного провода с соединением между собой в части, не подверженной износу, пластины из порошкового материала на металлической основе расположены по краям токосъемного элемента, за которыми размещены пластины из углеродного материала, чередующиеся затем с упомянутыми пластинами из порошкового материала, при этом пластины соединены между собой заклепками и накладками из цветного металла.This task, and therefore the technical result, is achieved due to the fact that in the known current-collecting element of the current collectors of electric rolling stock, in the housing of which there is a stack of alternating plates of powder material on a metal base and carbon material, their lateral surfaces perpendicular to the axis of the contact wire with the connection between each other in a part not subject to wear, plates of powder material on a metal base are located at the edges of the collector element nta, behind which there are plates of carbon material, alternating then with the said plates of powder material, while the plates are interconnected by rivets and overlays of non-ferrous metal.
Для указанного результата, предпочтительно, использовать углеродный материал в графитизированном состоянии.For this result, it is preferable to use a carbon material in a graphitized state.
Возможно также пластины из углеродного материала подпружинивать в корпусе токосъемного элемента к контактному проводу, а участки всех пластин, не подвергающиеся износу, размещать в обойме П-образной формы из цветного металла.It is also possible to spring plates of carbon material in the case of the collector element to the contact wire, and to place sections of all plates that are not subject to wear in a U-shaped ferrule made of non-ferrous metal.
Для достижения вышеуказанного технического результата предлагается пластину из порошкового материала на металлической основе выполнить в токосъемном элементе с большей толщиной у поверхности контакта и меньшей у основания токосъемного элемента, не подвергающейся износу, и из материала, имеющего состав (мас.%):To achieve the above technical result, it is proposed that a plate of powder material on a metal base be made in a collector element with a greater thickness at the contact surface and less at the base of the collector element which is not subject to wear, and from a material having a composition (wt.%):
Чтобы избежать повреждения электрическими дугами токосъемного элемента независимо от того, из какого он сделан материала, предлагается на краевых участках токосъемных элементов расположить кронштейн из токопроводящего материала в виде узких площадок на уровне их оснований, не подвергающихся износу.In order to avoid damage by the electric arcs of the collector element regardless of what material it is made of, it is proposed to arrange a bracket of conductive material in the form of narrow areas at the level of their bases that are not subject to wear at the edge sections of the collector elements.
Изобретение иллюстрируется прилагаемыми чертежами, на которых показано - на фиг.1 общий вид токосъемного элемента, объясняющий характер взаимодействия токосъемного элемента с контактным проводом, а на фиг.2 представлена обойма П-образной формы для токосъемного элемента с подпружиниванием углеродной части как вариант исполнения изобретения.The invention is illustrated by the accompanying drawings, in which is shown - in Fig.1 a General view of the collector element, explaining the nature of the interaction of the collector element with the contact wire, and figure 2 shows the clip U-shaped for the collector element with spring-loaded carbon part as an embodiment of the invention.
Токосъемный элемент установлен под контактным проводом 1 и состоит из пластин порошкового материала 2 на металлической основе с самосмазывающимися свойствами и из пластин углеродного материала 3. Пластины 2 и 3 размещаются в накладках 4 и крепятся заклепками или шпильками 7.The collector element is installed under the contact wire 1 and consists of plates of powder material 2 on a metal base with self-lubricating properties and plates of carbon material 3. Plates 2 and 3 are placed in plates 4 and are fastened with rivets or studs 7.
Накладки 4 не по всей длине токосъемных элементов охватывают Т-образный профиль корпуса полоза токоприемника 5. Та частая накладок 4, которая выходит за габариты основания токосъемного элемента, имеет вертикальные надрезы с интервалом 30-50 мм.The pads 4 do not cover the T-shaped profile of the casing of the current collector 5 along the entire length of the collector elements. That frequent pad 4, which extends beyond the dimensions of the base of the collector element, has vertical cuts with an interval of 30-50 mm.
Поочередно по разрезам одна часть накладок загибается под 90° под основание токосъемного элемента, охватывая Т-образный профиль 5 корпуса полоза. Другая часть накладок по разрезам загибается на 90° в другую сторону, образуя кронштейн 9, на котором крепится пластина 10, с длиной, равной длине токосъемного элемента, а по толщине равной остаточной толщине токосъемного элемента при его допустимом износе. Пластина 10 и кронштейн 9 выходят за габариты корпуса 5 полоза токоприемника, что позволяет защитить от поражения электрическими дугами как токосъемный элемент, так и полоз.Alternately, along the cuts, one part of the plates is bent at 90 ° under the base of the collector element, covering the T-shaped profile 5 of the skid body. The other part of the overlays is bent 90 ° to the other side, forming a bracket 9 on which the plate 10 is attached, with a length equal to the length of the collector element, and in thickness equal to the residual thickness of the collector element with its allowable wear. The plate 10 and the bracket 9 extend beyond the dimensions of the housing 5 to the current collector skid, which makes it possible to protect both the collector element and the skid from being struck by electric arcs.
Пластины 3 из углеродного материала подпружинены к контактному проводу 1 посредством пружин 6, а сами пластины 3 и 2 скреплены медными шпильками 7. Крепление токосъемного элемента с подпружиненной графитовой пластиной к полозу осуществляется изгибом горизонтальных выступов П-образной обоймы на 180°, при этом допускается крепление к полозу болтами, проходящими через горизонтальные выступы (см. фиг.2).The plates 3 made of carbon material are spring-loaded to the contact wire 1 by means of springs 6, and the plates 3 and 2 themselves are fastened with copper studs 7. The current collector element with the spring-loaded graphite plate is fastened to the runner by bending the horizontal protrusions of the U-shaped holder by 180 °, while mounting is allowed to the runner with bolts passing through the horizontal protrusions (see figure 2).
Все пластины в определенной последовательности располагаются в токосъемном элементе, выходят на контактную поверхность с установленным соотношением величин собственных площадей и одновременно контактируют с контактным проводом. Все пластины из различных материалов обязательно выходят в токосъемном элементе на противоположенную сторону, прилегающую к поверхности корпуса полоза.All plates in a certain sequence are located in the collector element, go to the contact surface with the established ratio of the values of their own areas and at the same time are in contact with the contact wire. All plates of various materials necessarily come out in the collector element on the opposite side adjacent to the surface of the casing of the runner.
Очередность и порядок расположения каждого из материалов в токосъемном элементе определяются функциональным назначением каждого из них, а также достижением всей конструкцией высоких эксплуатационных свойств. Токосъемный элемент набирается из пластин, выполненных из различных материалов, соприкасающихся между собой по большей поверхности и выходящих на контактные поверхности своими краевыми поверхностями (фиг.1).The sequence and arrangement of each of the materials in the collector element are determined by the functional purpose of each of them, as well as the achievement of high performance properties by the entire structure. The collector element is recruited from plates made of various materials that are in contact with each other on a larger surface and extend onto the contact surfaces with their edge surfaces (Fig. 1).
Кронштейн на токосъемном элементе предназначен для защиты токосъемного элемента от повреждения дутой. Материал таких кронштейнов будет повреждаться дугой из-за того, что с края токосъемных элементов опорная точка дуги будет переходить на кронштейн. Чтобы увеличить работоспособность кронштейна, он может облицовываться углеродным материалом, прошедшим графитизацию. В многослойном токосъемном элементе кронштейн может выполняться из накладок. Накладки, скрепляющие слои различных материалов в токосъемном элементе, отгибаются на сторону под 90° и выходят по своей ширине за пределы корпуса полоза.The bracket on the collector element is designed to protect the collector element from deflated damage. The material of such brackets will be damaged by the arc due to the fact that from the edge of the collector elements, the reference point of the arc will go to the bracket. To increase the operability of the bracket, it can be lined with carbonized graphitized material. In a multilayer collector element, the bracket can be made of overlays. The pads fastening the layers of various materials in the collector element are bent to the side at 90 ° and extend across the width of the skid body.
Порошковый материал используется на основе железа. Легирование его осуществляется медью. Медь вводится для снижения опасности науглероживания железа в процессе электрических разрядов, так как токосъем часто сопровождается воздействием электрических дуг. Контактный материал должен обладать высокой плотностью, чтобы из пятен контактов беспрепятственно отводилось тепло. При наличии в порошковом материале пор теплопроводность резко снижается из-за появления на пути теплоотвода воздушных промежутков.Powder material is based on iron. Its alloying is carried out by copper. Copper is introduced to reduce the risk of carburization of iron during electrical discharges, since current collection is often accompanied by the action of electric arcs. The contact material must have a high density so that heat is easily removed from the contact spots. In the presence of pores in the powder material, the thermal conductivity decreases sharply due to the appearance of air gaps on the heat sink path.
В связи с этим в состав порошковых материалов на основе железа вводится оптимальное содержание меди из расчета подавления науглероживания железной основы случае расплавления и закалки материала токосъемных материалов. Легирование порошкового железа 5, 10, 15 и 20% Cu показало, что только при 20% Cu материал обладает наименьшей пористостью. Дальнейшее увеличение меди в порошковом железе незначительно изменяет его пористость (таблица 1).In this regard, the optimal copper content is introduced into the composition of iron-based powder materials based on the suppression of carburization of the iron base in the case of melting and quenching of the material of current-collecting materials. Doping of powdered iron with 5, 10, 15, and 20% Cu showed that only at 20% Cu does the material have the least porosity. A further increase in copper in powder iron slightly changes its porosity (table 1).
Характеристики плотности материаловTable 1
Material Density Characteristics
Чрезмерное повышение (до 25% Cu) меди приводит к неоправданному расходу дефицитной меди.Excessive increase (up to 25% Cu) of copper leads to an unjustified consumption of scarce copper.
Для повышения механических свойств токосъемного элемента в его состав введен углерод, которым осуществлялось легирование железа. При выборе оптимального количества углерода в порошковом железе учитывалось не только повышение его механических свойств, но и его влияние на способность материала токосъемного элемента образовывать структуры закалки с большой твердостью в процессе поражения контактной пластины электрическими дугами.To increase the mechanical properties of the collector element, carbon was introduced into its composition, by which iron was alloyed. When choosing the optimal amount of carbon in powder iron, we took into account not only an increase in its mechanical properties, but also its effect on the ability of the material of the current collector element to form quenching structures with high hardness during the destruction of the contact plate by electric arcs.
Исследование порошкового железа с различным содержанием в его составе углерода в интервале от 0,1 до 1% позволило установить, что с увеличением содержания углерода до 0,7-0,8% прочностные характеристики повышаются, а затем падают из-за появления в порошковом материале структурно свободного углерода. Однако оптимально допустимое количество углерода в порошковом железе определено в пределах 0,3-0,5%, так как при большем его содержании образуются структуры закалки с большой твердостью, что отрицательно может сказаться на износе медного контактного провода.The study of iron powder with different carbon contents in the range from 0.1 to 1% made it possible to establish that with an increase in carbon content to 0.7-0.8%, the strength characteristics increase and then fall due to the appearance in the powder material structurally free carbon. However, the optimum allowable amount of carbon in powdered iron is determined in the range of 0.3-0.5%, since with a higher content of it, quenching structures with high hardness are formed, which can negatively affect the wear of the copper contact wire.
Ввод в состав материала для изготовления пластин таких химически активных твердых смазок как фосфор и сера, а также твердой смазки в виде свинца позволил повысить антифрикционные свойства.The introduction of chemically active solid lubricants such as phosphorus and sulfur, as well as solid lubricant in the form of lead, into the material for the manufacture of wafers made it possible to increase the antifriction properties.
Износные испытания порошкового железа в режиме сухого трения в паре с медным контактом показали (таблица 2), что при нагрузке 0,7 МПа на пути 2,5 км износ медного контакта уменьшается по мере увеличения в составе порошкового материала фосфора, серы и свинца. Однако при содержании фосфора от 0,4 до 0,6% и выше износ медного контакта увеличивается из-за увеличения в порошковом материале фосфидов железа и меди. Увеличение серы в составе порошкового материала выше 1% нецелесообразно в связи с возникающими трудностями при изготовлении порошкового материала такого состава.Wear tests of dry-friction iron powder paired with a copper contact showed (Table 2) that at a load of 0.7 MPa along a 2.5 km path, the wear of the copper contact decreases as phosphorus, sulfur, and lead in the composition of the powder material. However, when the phosphorus content is from 0.4 to 0.6% and higher, the wear of the copper contact increases due to an increase in the powder of iron and copper phosphides. The increase in sulfur in the composition of the powder material above 1% is impractical due to the difficulties encountered in the manufacture of powder material of this composition.
В то же время увеличение содержание серы выше 1% уже не вызывает существенного повышения антифрикционных свойств у порошкового материала. Содержание свинца в порошковом материале ограничивается интервалом 1-2%, так как дальнейшее повышение его в порошковом железе до 10% не вызывает существенных изменений в его антифрикционных свойствах. Высокое содержание свинца в порошковом железе снижает его механические свойства, так как при температуре спекания 1150°С, превосходящей температуру плавления свинца (327°С), расплав свинца нарушает диффузионные процессы между частицами металла основы материала. Свинец не взаимодействует ни с железом, ни с медью.At the same time, an increase in sulfur content above 1% no longer causes a significant increase in the antifriction properties of the powder material. The lead content in the powder material is limited to the range of 1-2%, since its further increase in powder iron to 10% does not cause significant changes in its antifriction properties. The high content of lead in powdered iron reduces its mechanical properties, since at a sintering temperature of 1150 ° C higher than the melting temperature of lead (327 ° C), the lead melt disrupts the diffusion processes between the metal particles of the base material. Lead does not interact with either iron or copper.
В состав порошкового материала в качестве активирующее присадки в процессе спекания вводится от 0,8 до 1,1% Ni, для чего можно использовать мелкодисперсный карбонильный никель с размером частиц 3-6 мкм.0.8 to 1.1% Ni is introduced into the composition of the powder material as an activating additive during sintering, for which finely dispersed carbonyl nickel with a particle size of 3-6 μm can be used.
На основе анализа влияния каждого из компонентов на свойства порошкового железа был определен оптимальный состав материала, используемого в композите токосъемного материала: 18-22% Cu; 0,8-1,2% Ni; 0,3-0,5% С; 0,2-0,5% P; 0,8-1,1% S; 2-3% Pb. В таблице 2 представлены антифрикционные свойства этого материала.Based on the analysis of the influence of each of the components on the properties of iron powder, the optimal composition of the material used in the composite of the current collection material was determined: 18-22% Cu; 0.8-1.2% Ni; 0.3-0.5% C; 0.2-0.5% P; 0.8-1.1% S; 2-3% Pb. Table 2 presents the antifriction properties of this material.
Износные характеристики порошкового материала в зависимости от содержания в нем фосфора, серы и свинцаtable 2
Wear characteristics of the powder material depending on its content of phosphorus, sulfur and lead
Расположенные на краевых участках токосъемного элемента пластины из порошкового материала на металлической основе обеспечивают защиту менее прочных пластин из углеродного материала от ударов. Кроме того, такое расположение пластин из порошкового материала на металлической основе позволяет достигнуть высокой прочности соединения всех пластин в корпусе токосъемного элемента. Чередование порошковых металлических пластин с пластинами из углеродного материала позволяет с одной стороны обеспечить поступление графита как твердой смазки на скользящую поверхность контакта, а с другой стороны металлическим порошковым пластинам воспринимать на себя всю нормальную нагрузку, действующую со стороны другого контакта (контактного провода). Кроме того, металлические порошковые пластины как более электропроводные, чем пластины из углеродного материала, воспринимают на себя большую часть токовой нагрузки, обеспечивая, таким образом, токосъемному элементу высокую электропроводность.Plates of powder material on a metal base located at the edge of the collector element protect the less durable carbon material plates from shock. In addition, this arrangement of plates of powder material on a metal base allows to achieve high strength of connection of all plates in the housing of the collector element. The alternation of powder metal plates with plates of carbon material allows, on the one hand, the supply of graphite as a solid lubricant to the sliding contact surface, and on the other hand, metal powder plates can absorb the normal load acting on the other side (contact wire). In addition, metal powder plates, as more electrically conductive than plates made of carbon material, absorb most of the current load, thus providing a high conductivity to the current collector element.
Соотношение толщин разнородных пластин, входящих в состав токосъемного элемента, устанавливается исходя из их прочности и электропроводности, а также с учетом величин снимаемых токов и достижения антифрикционных свойств. В случае снятия больших токов токосъемный элемент должен содержать больше порошкового материала на металлической основе, при снятии небольших токов доля этого материала в сечении токосъемного элемента может быть снижена.The ratio of the thicknesses of the heterogeneous plates that make up the collector element is established based on their strength and electrical conductivity, as well as taking into account the magnitudes of the removed currents and the achievement of antifriction properties. In case of removal of high currents, the collector element must contain more powder material on a metal base, when removing small currents, the proportion of this material in the cross section of the collector element can be reduced.
При общей стандартной ширине токосъемного элемента, предназначенного для крепления на серийных полозах, порошковые пластины на металлической основе и пластины из углеродного материала занимают на контактной поверхности скольжения токосъемного элемента участки с соотношением площадей как 3:2 при снятии больших токов и 2:3 при малых токах.With the total standard width of the collector element intended for mounting on serial runners, metal-based powder plates and carbon material plates occupy areas on the contact surface of the slip of the collector element with an area ratio of 3: 2 for high currents and 2: 3 for low currents .
Уменьшение доли участков из углеродного материала в токосъемном элементе приводит к снижению его антифрикционных характеристик. Экспериментально показано, что при доле участков углеродного материала на контактной поверхности токосъемного элемента 25-40% от его общего размера вдоль оси контактного провода он приобретает самосмазывающие свойства. Установлено, что даже при 25% участков углеродного материала наблюдается равномерное намазывание его на участки из порошкового материала на металлической основе и на поверхность контактного провода. Использование только одного вида углеродного материала в графитизированном состоянии позволяет повысить антифрикционные свойства у токосъемного элемента, повысить его стойкость к воздействию электрических дуг.The decrease in the proportion of sections of carbon material in the collector element leads to a decrease in its antifriction characteristics. It has been experimentally shown that when the proportion of sections of carbon material on the contact surface of the collector element is 25-40% of its total size along the axis of the contact wire, it acquires self-lubricating properties. It was found that even with 25% of the areas of carbon material, it is evenly smeared on areas of powder material on a metal base and on the surface of the contact wire. The use of only one type of carbon material in a graphitized state allows one to increase the antifriction properties of the collector element and increase its resistance to electric arcs.
Антифрикционные свойства токосъемного элемента повышаются и за счет нежесткого закрепления пластин из углеродного материала в корпусе токосъемного элемента - достигается улучшение условий взаимодействия их с контактным проводом, поскольку указанные пластины подпружиниваются к контактному проводу.The antifriction properties of the current collector element are also increased due to the non-rigid fastening of plates of carbon material in the case of the current collector element — an improvement is achieved in the conditions for their interaction with the contact wire, since these plates are spring-loaded to the contact wire.
Обычная контактная подвеска в контактной сети электрифицированных железных дорог имеет достаточно высокую эластичность и при прижатии полоза с токосъемными элементами к контактному проводу он касается только по крайним участкам токосъемного элемента. Подпружинивание же пластин с углеродной составляющей позволяет им соприкасаться с проводом, а следовательно, снимать с него электрический ток и подмазывать его, нанося на провод углеродный материал.The usual contact suspension in the contact network of electrified railways has a fairly high elasticity, and when the runner with current collector elements is pressed against the contact wire, it only touches the extreme parts of the current collector element. Springing the plates with the carbon component allows them to come into contact with the wire, and therefore, remove electric current from it and grease it by applying carbon material to the wire.
Кронштейн с пластиной на токосъемном элементе позволяет защитить его и корпус полоза от повреждений электрическими дугами.The bracket with the plate on the collector element allows you to protect it and the casing of the runner from damage by electric arcs.
Пример 1 с жестким креплением углеродного материала в корпусе токосъемного элемента.Example 1 with a rigid mount of carbon material in the housing of the collector element.
Приготавливается смесь порошков на основе металла с твердыми смазками. Методом прокатки порошков формируется металлическая лента с шириной, соответствующей высоте токосъемного элемента, а затем спекается в проходных печах в атмосфере восстановительного газа (водорода). Из полученной порошковой металлической ленты толщиной 2,5 мм формируются пластины на крайних участках токосъемного элемента. Ближе к центру сечения корпуса токосъемного элемента металлическая порошковая лента-пластина чередуется с пластинами из графитизированного углеродного материала. Порошковая металлическая лента-пластина в центральных участках корпуса токосъемного элемента выполнялась толщиной 3,5 мм. Пластины из графитизированного углеродного материала в виде брусков с шириной, равной высоте токосъемного элемента, и толщиной 6 мм размещают между пластинами из порошкового металлического материла. Таким образом, корпус токосъемного элемента состоит из двух крайних пластин из порошкового материала на основе металла толщиной 2,5 мм, двух средних пластин из того же материала, но толщиной 3,5 мм и трех чередующихся с указанными пластинами пластин из углеродного материала толщиной 6 мм. Все части токосъемного элемента соединялись между собой при помощи полимерного клея и заклепками, стягивающими все пластины через накладки из меди шириной 20 мм, располагающиеся у крайних пластин. Накладки в той части, которая выступила за плоскость основания токосъемного элемента, подвергались вертикальным надрезам с расстоянием между соседними надрезами 43 мм. Три части накладок по разрезам изгибались под 90° к основанию токосъемного элемента и охватывали Т-образный профиль корпуса полоза, а остальные три части накладок по разрезам отгибались под 90° от корпуса токосъемного элемента, образуя кронштейн. На кронштейн накладывалась полоса из стали толщиной 1 мм и крепилась к нему сваркой. При длине токосъемного элемента 260 мм не изнашивающаяся часть скреплялась тремя заклепками, проходящими через накладки.A mixture of powders based on metal with solid lubricants is prepared. By rolling powders, a metal strip is formed with a width corresponding to the height of the collector element, and then sintered in continuous furnaces in an atmosphere of reducing gas (hydrogen). From the obtained powder metal tape 2.5 mm thick, plates are formed in the extreme sections of the collector element. Closer to the center of the cross section of the collector body, the metal powder strip-plate alternates with plates of graphitized carbon material. Powder metal tape-plate in the Central parts of the housing of the collector element was performed with a thickness of 3.5 mm Plates of graphitized carbon material in the form of bars with a width equal to the height of the collector element and a thickness of 6 mm are placed between the plates of powder metal material. Thus, the case of the collector element consists of two extreme plates of powder material based on a metal 2.5 mm thick, two middle plates of the same material, but 3.5 mm thick, and three 6 mm thick carbon material plates alternating with these plates . All parts of the collector element were interconnected using polymer glue and rivets that tighten all the plates through copper plates of 20 mm wide, located at the extreme plates. The pads in the part that protruded beyond the plane of the base of the collector element were subjected to vertical incisions with a distance between adjacent incisions of 43 mm. Three parts of the overlays over sections were bent at 90 ° to the base of the collector element and covered the T-shaped profile of the runner body, and the remaining three parts of overlays were bent at 90 ° from the case of the collector element, forming a bracket. A strip of steel 1 mm thick was superimposed on the bracket and attached to it by welding. With the length of the collector element 260 mm, the non-wearing part was fastened with three rivets passing through the plates.
Пример 2 осуществления изобретения при подпружинивании пластин из углеродного материала в корпусе токосъемного элемента.Example 2 of the invention when springing plates of carbon material in the housing of the collector element.
Приготавливается смесь порошков на основе металла с твердыми смазками. Методом прокатки порошков формируются пластины в виде двух брусков, которые затем спекаются в проходных печах в атмосфере восстановительного газа (водорода). Из полученных брусков формируются пластины на крайних участках токосъемного элемента.A mixture of powders based on metal with solid lubricants is prepared. By rolling the powders, plates are formed in the form of two bars, which are then sintered in continuous furnaces in an atmosphere of a reducing gas (hydrogen). From the obtained bars, plates are formed in the extreme sections of the collector element.
Толщина их в части, выходящей на контактную поверхность, составляет 7,5 мм. С противоположной стороны пластины имеют толщину 5 мм. Пластины крепятся винтами с конической головкой к П-образному фигурному профилю. Между указанными пластинами размещают пластину из углеродного материала, прошедшего графитизацию.Their thickness in the part facing the contact surface is 7.5 mm. On the opposite side, the plates have a thickness of 5 mm. The plates are fastened with conical head screws to a U-shaped shaped profile. Between these plates place a plate of carbon material that has gone through graphitization.
Чтобы пластина из углеродного материала не выпадала из зазора, образованного пластинами из порошкового материала, она выполнена с большей толщиной (20 мм) в основании токосъемного элемента, а при выходе на контактную поверхность ее толщина уменьшается до 15 мм. В пространстве между П-образным фигурным профилем и пластиной из углеродного материала размещают пружины с фиксацией их по длине токосъемного элемента за счет помещения в углубления в корпусе пластины из углеродного материала, выполненные с величиной диаметра, равного диаметру повива пружин. Пластины порошковые металлические и углеродная пластина в верхней части токосъемнего элемента, подвергающейся износу, скрепляются латунной шпилькой. В месте расположения шпилек в пластине из углеродного материала делаются вертикальные пазы, позволяющие ей под действием пружины свободно перемещаться между брусками из порошкового материала в вертикальном направлении.So that the carbon material plate does not fall out of the gap formed by the powder material plates, it is made with a larger thickness (20 mm) at the base of the collector element, and when it reaches the contact surface, its thickness decreases to 15 mm. In the space between the U-shaped shaped profile and the plate made of carbon material, springs are placed with their length along the current-collecting element due to the placement in the recesses in the body of the plate made of carbon material, made with a diameter equal to the diameter of the coil of the springs. Powder metal plates and a carbon plate in the upper part of the collector, which is subject to wear, are fastened with a brass pin. In the location of the studs in the plate of carbon material, vertical grooves are made, allowing it to move freely between the bars of the powder material in the vertical direction under the action of the spring.
Токосъемный элемент крепится на полозе при помощи изгиба на 180° и завальцовывания на его корпусе горизонтальных выступов П-образного фигурного профиля (см. фиг.2).The collector element is mounted on the runner by bending by 180 ° and rolling on its body the horizontal protrusions of the U-shaped profile (see figure 2).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004102740/11A RU2273566C2 (en) | 2004-02-03 | 2004-02-03 | Vehicle current collector trolley |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004102740/11A RU2273566C2 (en) | 2004-02-03 | 2004-02-03 | Vehicle current collector trolley |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004102740A RU2004102740A (en) | 2005-07-10 |
| RU2273566C2 true RU2273566C2 (en) | 2006-04-10 |
Family
ID=35837884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004102740/11A RU2273566C2 (en) | 2004-02-03 | 2004-02-03 | Vehicle current collector trolley |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2273566C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2554037C2 (en) * | 2010-10-06 | 2015-06-20 | Гофман Унд Ко., Электроколе Аг | Pantograph slide for sliding contact device |
| RU2648485C2 (en) * | 2011-09-26 | 2018-03-26 | Мерсен Франс Амьен Сас | Electric current transfer by sliding contact |
| RU184895U1 (en) * | 2018-03-05 | 2018-11-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Уральские локомотивы" | INSULATING PARTITION FOR ELECTRIC INSTALLATIONS |
| RU186981U1 (en) * | 2018-03-05 | 2019-02-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Уральские локомотивы" | INSULATING PARTITION FOR ELECTRIC INSTALLATIONS |
| RU199683U1 (en) * | 2020-01-28 | 2020-09-14 | Сергей Михайлович Романов | CURRENT RECEIVER SHOULDER FOR HIGH-SPEED ELECTRIC MOVING STAFF |
| RU2736452C1 (en) * | 2020-01-28 | 2020-11-17 | Сергей Михайлович Романов | Pantograph slide for high-speed electric rolling stock and method of manufacturing thereof |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103332120B (en) * | 2013-07-04 | 2016-08-24 | 南车株洲电力机车有限公司 | A kind of pantograph carrying static big electric current and bow thereof |
-
2004
- 2004-02-03 RU RU2004102740/11A patent/RU2273566C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2554037C2 (en) * | 2010-10-06 | 2015-06-20 | Гофман Унд Ко., Электроколе Аг | Pantograph slide for sliding contact device |
| RU2648485C2 (en) * | 2011-09-26 | 2018-03-26 | Мерсен Франс Амьен Сас | Electric current transfer by sliding contact |
| RU184895U1 (en) * | 2018-03-05 | 2018-11-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Уральские локомотивы" | INSULATING PARTITION FOR ELECTRIC INSTALLATIONS |
| RU186981U1 (en) * | 2018-03-05 | 2019-02-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Уральские локомотивы" | INSULATING PARTITION FOR ELECTRIC INSTALLATIONS |
| RU199683U1 (en) * | 2020-01-28 | 2020-09-14 | Сергей Михайлович Романов | CURRENT RECEIVER SHOULDER FOR HIGH-SPEED ELECTRIC MOVING STAFF |
| RU2736452C1 (en) * | 2020-01-28 | 2020-11-17 | Сергей Михайлович Романов | Pantograph slide for high-speed electric rolling stock and method of manufacturing thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004102740A (en) | 2005-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2273566C2 (en) | Vehicle current collector trolley | |
| KR101272135B1 (en) | Pantagraph for electric rail car | |
| US2736830A (en) | Current-conveying brushes | |
| RU2404318C1 (en) | Spring-loaded rail bond | |
| US4146119A (en) | Impact-resistant carbon current collectors | |
| CN105329106A (en) | Rigidity and flexibility combined pantograph slide plate device | |
| JP2005522830A (en) | Electrofriction contact parts made of carbon material consisting of at least one strip and exterior | |
| JP6321508B2 (en) | Current collecting member, composite material and current collecting device | |
| EP1682379A1 (en) | Composite collector | |
| FR2796895B1 (en) | CARBON / CARBON COMPOSITE PANTOGRAPH FROTTER IMPREGNATED WITH COPPER | |
| CN214355546U (en) | Carbon slide that contains lubricant film | |
| CN108501772B (en) | Transition connection device for conductor rail | |
| RU2416847C1 (en) | Brush for electric machines | |
| US5676224A (en) | Electrical collector shoe assembly | |
| KR100290315B1 (en) | Composition for current collector friction plate and method of manufacturing friction plate using same | |
| KR101683666B1 (en) | A friction plate in pantograph for electric rail car and its manufacturing method | |
| CN114604098B (en) | Lubricating structure for pantograph slide plate and pantograph slide plate | |
| EP3798086A1 (en) | Patina creation device | |
| Kovtun et al. | Friction and wear of current-transmitting contact elements of electric transport with the use of metal-graphite composite materials | |
| RU2207962C1 (en) | Method of manufacture of electric vehicle current collector contact slipper | |
| RU2669757C1 (en) | Contact insert | |
| RU195557U1 (en) | RAIL BUTT SPRING CONNECTOR | |
| RU91075U1 (en) | CONTACT ELEMENT FROM COMPOSITE METAL-CERAMIC MATERIAL | |
| KR100557347B1 (en) | Method for manufacturing the friction plate for pantograph impregnated grease having excellent property of lubrication | |
| KR100733069B1 (en) | A friction plate in pantograph for electric rail car and its manufacturing mathod |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20071120 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190204 |