RU2737611C1 - Manufacturing method of current conducting contact elements - Google Patents

Manufacturing method of current conducting contact elements Download PDF

Info

Publication number
RU2737611C1
RU2737611C1 RU2020121049A RU2020121049A RU2737611C1 RU 2737611 C1 RU2737611 C1 RU 2737611C1 RU 2020121049 A RU2020121049 A RU 2020121049A RU 2020121049 A RU2020121049 A RU 2020121049A RU 2737611 C1 RU2737611 C1 RU 2737611C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
furfuryl alcohol
workpieces
boxes
hours
bath
Prior art date
Application number
RU2020121049A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Петрович Смазнов
Олег Евгеньевич Пудовиков
Гусейн Несрединович Рамазанов
Сергей Александрович Юрков
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ)
Priority to RU2020121049A priority Critical patent/RU2737611C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2737611C1 publication Critical patent/RU2737611C1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/12Manufacture of brushes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electric engineering and relates to the manufacturing method of current conducting contact elements, mainly electric brushes and coal contact inserts for current collectors of electric rolling stock, operating under conditions of high current density, considerable vibrations and impact loads. Said technical result is achieved by means of manufacturing method of current-conducting contact elements, which includes production of electro-graphised porous workpieces with finished dimensions of element, impregnation with an aqueous solution consisting of 72.8 wt % furfuryl alcohol, 2.9 wt % of orthophosphoric acid and 24.3 wt % water, first, preparing an aqueous solution of furfuryl alcohol by pouring into the impregnation bath the required amount of furfuryl alcohol, separately preparing water with addition of orthophosphoric acid, phosphoric acid solution was poured into a bath with furfuryl alcohol with vigorous stirring to obtain a density g/cm3 solution 1,120-1,130, then the bath is loaded with workpieces packed into punched boxes and held there for 2-3 hours, after which boxes with workpieces are removed from container and subjected to washing with washing, submerging boxes with workpieces from three to five times in container with water, then washed workpieces are subjected to drying at room temperature for at least 8 hours and further heat treatment in heating devices with holding for 2-3 hours at temperature 140-160°C.
EFFECT: formation of stable and stable varnish element in process of long-term operation, including with high current density in the presence of impact and vibration loads; this improves switching, reduces wear of the element during prolonged operation.
1 cl, 2 ex, 1 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates

Изобретение относится к области электротехники и касается способа изготовления токопроводящих контактных элементов, преимущественно электрощеток и угольных контактных вставок для токоприемников электроподвижного состава, работающих в условиях высоких плотностей тока, значительных вибраций и ударных нагрузок.The invention relates to the field of electrical engineering and relates to a method of manufacturing conductive contact elements, mainly electric brushes and carbon contact inserts for pantographs of electric rolling stock operating under conditions of high current densities, significant vibrations and shock loads.

Уровень техникиState of the art

Известен способ изготовления токопроводящих контактных элементов для указанной цели, включающий подготовку порошков в основном из отходов механообработки графитированных конструкционных электродов, их смешение с фенолформальдегидной смолой, выдавливание нагретой смеси через фильеру (мундштук) на горизонтальном прессе под готовые габариты изделия (Вставка «У» ГОСТ 32680-2014. Токосъемные элементы контактных токоприемников электроподвижного состава. Общие технические условия, М.: Стандарт-информ, 2015, 14 с. - аналог).A known method of manufacturing conductive contact elements for this purpose, including the preparation of powders mainly from the waste of machining of graphitized structural electrodes, mixing them with phenol-formaldehyde resin, squeezing out the heated mixture through a die (mouthpiece) on a horizontal press for the finished product dimensions (Insert "U" GOST 32680 -2014. Current-collecting elements of contact pantographs of electric rolling stock. General technical conditions, M .: Standard-inform, 2015, 14 pp. - analogue).

Недостатки известного способа заключаются в низкой электроэрозионной стойкости элементов, особенно в условиях работы при воздействии атмосферных осадков, в результате чего на контактной поверхности образуется значительное количество зон со следами поджогов с выкрашиванием материала, с резким увеличением износа контактных элементов от действия высокой плотности тока в контакте. Кроме того, данный способ не позволяет обеспечить высокую точность получаемых размеров изделий, что также отрицательно сказывается на эксплуатационной надежности контактных элементов.The disadvantages of the known method are the low electrical discharge resistance of the elements, especially under operating conditions when exposed to atmospheric precipitation, as a result of which a significant number of zones with traces of arson with chipping of the material are formed on the contact surface, with a sharp increase in the wear of the contact elements from the action of high current density in contact. In addition, this method does not allow for high accuracy of the resulting product dimensions, which also negatively affects the operational reliability of the contact elements.

Известен способ изготовления токопроводящих контактных элементов, включающий изготовление электрографитированной пористой заготовки с готовыми размерами токопроводящего контактного элемента и отличающийся тем, что сквозные поры насыщают путем пропитки принудительно с помощью автоклава связующей и антифрикционной добавкой, при чем в качестве связующей добавки используют полимер на основе фурфурилового спирта, полимеризованный при конечной температуре 160°С-220°С в количестве 5%-15% от массы заготовки, а затем в качестве антифрикционной добавки - полимер на основе фурфурилового спирта, полимеризованный при конечной температуре 110°С-160°С в количестве 1%-8% от массы заготовки (Патент №2647498, опубликован 16.03.2018 г - прототип). Обладая рядом преимуществ, связанных с улучшением характеристик готовых токопроводящих контактных элементов, способ имеет существенные недостатки. Пропиточный раствор поступает в сквозные поры материала принудительно с помощью автоклава при остаточном давлении 0,94 кгс/см2, что неизбежно приводит к нарушению конструкции микропор за счет появления гидравлических ударов, способных нарушить состояние микропористости и сохранить его в готовом материале в процессе термообработки заготовок, что отрицательно сказывается на формировании политуры контактируемых с элементом материалов(медный контактный провод, медное кольцо, коллектор и т.д.), ухудшая тем самым условия токосъема.A known method of manufacturing conductive contact elements, including the manufacture of an electrographitized porous workpiece with ready-made dimensions of a conductive contact element and characterized in that the through pores are saturated by impregnation forcibly using an autoclave with a binder and antifriction additive, and a polymer based on furfuryl alcohol is used as a binder additive, polymerized at a final temperature of 160 ° C-220 ° C in an amount of 5% -15% of the workpiece weight, and then as an antifriction additive - a polymer based on furfuryl alcohol, polymerized at a final temperature of 110 ° C-160 ° C in an amount of 1% -8% by weight of the workpiece (Patent No. 2647498, published 03/16/2018 - prototype). With a number of advantages associated with improving the characteristics of finished conductive contact elements, the method has significant disadvantages. The impregnating solution enters the through pores of the material forcibly using an autoclave at a residual pressure of 0.94 kgf / cm 2 , which inevitably leads to a violation of the micropore structure due to the appearance of hydraulic shocks that can disrupt the state of microporosity and preserve it in the finished material during heat treatment of the workpieces, which negatively affects the formation of the polish of the materials in contact with the element (copper contact wire, copper ring, collector, etc.), thereby worsening the conditions for current collection.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническим результатом изобретения является формирование устойчивой и стабильной по мере износа элемента политуры при длительной эксплуатации, в том числе с повышенной плотностью тока при наличии ударных и вибрационных нагрузок. Это способствует улучшению коммутации, снижению износа элемента при длительной эксплуатации.The technical result of the invention is the formation of a stable and stable polish element with wear during long-term operation, including with increased current density in the presence of shock and vibration loads. This helps to improve commutation, reduce element wear during long-term operation.

Указанный технический результат достигается посредством способа изготовления токопроводящих контактных элементов, включающего изготовление электрографитированных пористых заготовок с готовыми размерами элемента, пропитку их водным раствором, состоящим из 72,8 масс. % фурфурилового спирта, 2,9 масс. % ортофосфорной кислоты и 24,3 масс. % воды, при этом в начале подготавливают водный раствор фурфурилового спирта, наливая в пропиточную ванну необходимое количество фурфурилового спирта, отдельно готовят воду с добавлением ортофосфорной кислоты, раствор ортофосфорной кислоты выливают в ванну с фурфуриловым спиртом при тщательном перемешивании до получения плотности раствора 1,120-1,130 г/см3, затем в ванну загружают упакованные в перфорированные коробки заготовки и выдерживают их там в течение 2-3 часов, после чего коробки с заготовками удаляют из емкости и подвергают вместе с заготовками промывке, погружая коробки с заготовками от трех до пяти раз в емкость с водой, затем промытые заготовки подвергают подсушке при комнатной температуре в течение не менее 8 часов и дальнейшей термообработке в нагревательных устройствах с выдержкой в течение 2-3 часов при температуре 140°С-160°С.The specified technical result is achieved by means of a method for manufacturing conductive contact elements, including the manufacture of electrographitized porous blanks with finished element dimensions, impregnating them with an aqueous solution consisting of 72.8 mass. % furfuryl alcohol, 2.9 wt. % orthophosphoric acid and 24.3 wt. % water, while at the beginning an aqueous solution of furfuryl alcohol is prepared by pouring the required amount of furfuryl alcohol into the impregnating bath, water is separately prepared with the addition of orthophosphoric acid, the solution of orthophosphoric acid is poured into a bath with furfuryl alcohol with thorough stirring until the solution density is 1.120-1.130 g / cm 3 , then the workpieces packed in perforated boxes are loaded into the bath and kept there for 2-3 hours, after which the boxes with the workpieces are removed from the container and washed together with the workpieces, immersing the boxes with the workpieces three to five times into the container with water, then the washed blanks are dried at room temperature for at least 8 hours and further heat treatment in heating devices with exposure for 2-3 hours at a temperature of 140 ° C-160 ° C.

Предлагаемый способ позволяет насыщать поры материала элемента пропиточным раствором определенной плотности естественным путем без применения дорогостоящих автоклавов.The proposed method allows to saturate the pores of the element material with an impregnating solution of a certain density in a natural way without the use of expensive autoclaves.

Фурфуриловый спирт обладает уникальной способностью смачивать поверхности и впитываться в открытые поры графитированных материалов. При применении пропитки и заполнении пор естественным путем его содержание в материале снижается по сравнению при принудительном заполнении, но это снижение способствует улучшению политурообразования, коммутации и, как следствие, износостойкости.Furfuryl alcohol has a unique ability to wet surfaces and absorb into open pores of graphitized materials. When applying impregnation and filling the pores in a natural way, its content in the material decreases compared with forced filling, but this decrease helps to improve polish formation, commutation and, as a result, wear resistance.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Пример 1.Example 1.

Из электрографитированного материала марки ГМЗ (ТУ 48 4802-86-97) изготавливали заготовки токосъемных контактных элементов токоприемников электроподвижного состава(ТУ 3497-010-50165580-2009) размерами 30*36*260,8 мм. Подготавливали водный раствор фурфурилового спирта, наливая в пропиточную ванну 72,8 масс. % фурфурилового спирта, подготовленную предварительно 24,8 масс. % воды, смешанную с 2,9 масс. % ортофосфорной кислоты. Данный раствор выливают в ванну с фурфуриловым спиртом при тщательном перемешивании до получения плотности 1,120-1,130 г/см3. Затем в ванну загружают упакованные в перфорированные коробки заготовки и выдерживают их там в течение 2-3 часов, после чего коробки с заготовками удаляют из ванны и подвергают вместе с заготовками промывке, погружая коробки с заготовками от трех до пяти раз в емкость с водой, с целью исключения выпотевания фурфурилового спирта при термообработке заготовок. Затем промытые заготовки подвергают подсушке при комнатной температуре не менее 8 часов и дальнейшей термообработке в нагревательном шкафу с выдержкой в течение 2-3 часов при температуре 140°С-160°С.From electrographitized material of the GMZ brand (TU 48 4802-86-97), blanks of current-collecting contact elements of current collectors of electric rolling stock (TU 3497-010-50165580-2009) with dimensions of 30 * 36 * 260.8 mm were made. An aqueous solution of furfuryl alcohol was prepared by pouring 72.8 mass into an impregnating bath. % furfuryl alcohol, previously prepared 24.8 wt. % water mixed with 2.9 wt. % orthophosphoric acid. This solution is poured into a bath with furfuryl alcohol with thorough stirring until a density of 1.120-1.130 g / cm 3 is obtained. Then the blanks packed in perforated boxes are loaded into the bath and kept there for 2-3 hours, after which the boxes with blanks are removed from the bath and washed together with the blanks, immersing the boxes with blanks three to five times in a container with water, with the purpose of excluding sweating of furfuryl alcohol during heat treatment of blanks. Then the washed blanks are subjected to drying at room temperature for at least 8 hours and further heat treatment in a heating cabinet with exposure for 2-3 hours at a temperature of 140 ° C-160 ° C.

Изготовленные вставки испытывали в локомотивном депо Москва-Сортировочная Московской ж.д. на электровозах ЭП-10. Для сравнения испытывали также вставки, изготовленные по способу аналога и прототипа. Дополнительно из вставок изготавливали щетки- образцы размером 8*12,5*12,5 мм, которые затем испытывали на установке КЗК-95Д при воздействии ударных и вибрационных нагрузок. Результаты испытаний представлены в таблице.The manufactured inserts were tested at the locomotive depot Moscow-Sortirovochnaya Moscow railway. on electric locomotives EP-10. For comparison, we also tested inserts made by the method of the analogue and prototype. In addition, brushes were made from the inserts - samples with a size of 8 * 12.5 * 12.5 mm, which were then tested on a KZK-95D installation when exposed to shock and vibration loads. The test results are presented in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Пример 2.Example 2.

В ОАО «Опытный завод электроугольных изделий» (г. Электроугли) подготовили электрографитированные пористые заготовки с готовыми размерами щетки ЭГ61А для тягового электродвигателя ЭК-810Ч. Заготовки подвергали пропитке фурфуриловым спиртом по технологии примера 1 с естественным насыщением пор пропиткой, изготовленные щетки испытывали на стенде тягового электродвигателя ЭК-810Ч в соответствии с протоколом №ЦТЕХ-539 ОАО «РЖД» в сравнении со щетками ЭГ61А АО «Прожекторные угли» (г. Елец), ЭГ61АК ЗАО «Электроконтакт» (г. Кинешма), изготовленных с принудительным с помощью автоклава насыщением пор пропиткой, щетками EG820 ЛЭГ Центр (г. Старый Оскол). Результаты представлены в таблице 2.At OJSC Experimental Plant of Electric Coal Products (Elektrougli), electrographitized porous blanks with ready-made EG61A brush sizes were prepared for the EK-810Ch traction motor. The workpieces were impregnated with furfuryl alcohol according to the technology of example 1 with natural saturation of pores with impregnation, the brushes were tested on the stand of the traction motor EK-810Ch in accordance with the protocol No.TSTEKH-539 of JSC Russian Railways in comparison with brushes EG61A of JSC Prozhekornye Ugli (St. Elets), EG61AK of ZAO Electrokontakt (Kineshma), made with forced saturation of pores by means of an autoclave, brushes EG820 LEG Center (Stary Oskol). The results are shown in Table 2.

Заключение: Для применения на электродвигателе ЭК-810Ч по результатам испытаний соответствуют щетки марки ЭГ61А ОАО «Опытный завод электроугольных изделий» (г.Электроугли) с естественным насыщением пропитки и ЭГ61АК ЗАО «Электроконтакт» (г. Кинешма). Состояние политуры и поведение щеток следует оценить в процессе длительных эксплуатационных испытаний.Conclusion: For use on the EK-810Ch electric motor, according to the test results, the brushes of the EG61A brand of the Experimental Plant of Electric Coal Products (Elektrougli) with natural impregnation saturation and EG61AK of Electrocontact CJSC (Kineshma) correspond. The condition of the polish and the behavior of the brushes should be assessed during long-term performance tests.

Claims (1)

Способ изготовления токопроводящих контактных элементов, включающий изготовление электрографитированных пористых заготовок с готовыми размерами элемента, пропитку их водным раствором, состоящим из 72,8 масс. % фурфурилового спирта, 2,9 масс. % ортофосфорной кислоты и 24,3 масс. % воды, отличающийся тем, что вначале подготавливают водный раствор фурфурилового спирта, наливая в пропиточную ванну необходимое количество фурфурилового спирта, отдельно готовят воду с добавлением ортофосфорной кислоты, раствор ортофосфорной кислоты выливают в ванну с фурфуриловым спиртом при тщательном перемешивании до получения плотности раствора 1,120-1,130 г/см3, затем в ванну загружают упакованные в перфорированные коробки заготовки и выдерживают их там в течение 2-3 часов, после чего коробки с заготовками удаляют из емкости и подвергают вместе с заготовками промывке, погружая коробки с заготовками от трех до пяти раз в емкость с водой, затем промытые заготовки подвергают подсушке при комнатной температуре в течение не менее 8 часов и дальнейшей термообработке в нагревательных устройствах с выдержкой в течение 2-3 часов при температуре 140-160°С.A method of manufacturing conductive contact elements, including the manufacture of electrographitized porous blanks with ready-made dimensions of the element, their impregnation with an aqueous solution consisting of 72.8 wt. % furfuryl alcohol, 2.9 wt. % orthophosphoric acid and 24.3 wt. % water, characterized in that first an aqueous solution of furfuryl alcohol is prepared by pouring the required amount of furfuryl alcohol into the impregnating bath, water is separately prepared with the addition of orthophosphoric acid, a solution of orthophosphoric acid is poured into a bath with furfuryl alcohol with thorough stirring until the solution density is 1.120-1.130 g / cm 3 , then the blanks packed into perforated boxes are loaded into the bath and kept there for 2-3 hours, after which the boxes with blanks are removed from the container and washed together with the blanks, immersing the boxes with blanks three to five times in a container with water, then the washed blanks are subjected to drying at room temperature for at least 8 hours and further heat treatment in heating devices with holding for 2-3 hours at a temperature of 140-160 ° C.
RU2020121049A 2020-06-25 2020-06-25 Manufacturing method of current conducting contact elements RU2737611C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020121049A RU2737611C1 (en) 2020-06-25 2020-06-25 Manufacturing method of current conducting contact elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020121049A RU2737611C1 (en) 2020-06-25 2020-06-25 Manufacturing method of current conducting contact elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2737611C1 true RU2737611C1 (en) 2020-12-01

Family

ID=73792584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020121049A RU2737611C1 (en) 2020-06-25 2020-06-25 Manufacturing method of current conducting contact elements

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2737611C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2075805C1 (en) * 1992-12-31 1997-03-20 Петр Петрович Смазнов Method of production of material for current-conducting contact elements
RU2647498C2 (en) * 2016-08-26 2018-03-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет путей сообщения Императора Николая II" МГУПС (МИИТ) Method of manufacturing of current-conducting contact elements
WO2019129628A1 (en) * 2017-12-27 2019-07-04 Schunk Carbon Technology Gmbh Carbon brush and production method
CN111009804A (en) * 2019-12-05 2020-04-14 重庆材料研究院有限公司 Preparation method of copper-graphite composite electric brush

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2075805C1 (en) * 1992-12-31 1997-03-20 Петр Петрович Смазнов Method of production of material for current-conducting contact elements
RU2647498C2 (en) * 2016-08-26 2018-03-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет путей сообщения Императора Николая II" МГУПС (МИИТ) Method of manufacturing of current-conducting contact elements
WO2019129628A1 (en) * 2017-12-27 2019-07-04 Schunk Carbon Technology Gmbh Carbon brush and production method
CN111009804A (en) * 2019-12-05 2020-04-14 重庆材料研究院有限公司 Preparation method of copper-graphite composite electric brush

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5932331B2 (en) Method for producing activated carbon
RU2737611C1 (en) Manufacturing method of current conducting contact elements
JP2020513390A (en) Process for producing activated carbon using coffee bean extract and battery electrode containing the same
CN106549283B (en) A kind of friction film has the resin type electrical carbon material and preparation method thereof of self-regeneration function
RU2647498C2 (en) Method of manufacturing of current-conducting contact elements
US2412701A (en) Brush for electrical machinery
CN105837240A (en) Method for preparing carbon-carbon composite material for pantograph
RU2005125692A (en) METHOD FOR PRODUCING ANTIFRICTION PRODUCTS FROM SILICON CARBIDE
RU2656375C1 (en) Composition for producing the electrotechnical products
DE2517380C3 (en) Process for the production of ceramic silicon nitride foam bodies or silicon carbide foam bodies
SU504808A2 (en) The method of impregnation of porous products
JP2005102491A (en) Carbon brush for electric machine
RU2602569C1 (en) Method of producing electric carbon articles
US2135349A (en) Impregnation of materials
US3772080A (en) Method of treating a carbon current collection brush and brush resulting therefrom
Jandosov et al. Mesoporous composite materials from Acivated rice husk carbon and montmorillonite
RU2170183C1 (en) Contact slipper making method
KR890000849B1 (en) Making method of pantagraph collector's friction plate
CN112863892B (en) Biomass carbon block electrode with high volume specific capacitance and preparation method thereof
SU730748A1 (en) Polymeric composition
CN110265850B (en) Preparation method of electric brush for motor and obtained electric brush
RU2715758C1 (en) Method of making contact plates
RU2635059C2 (en) Sintered composite material
US1677512A (en) Separator
US2404662A (en) Electrical contact element