CC BY
5
УДК 669.755.018.2
Павленко В.А. студент магистратуры Хорошилов М.Е. студент магистратуры Россия, г. Волгоград Волосовцов К. С. студент магистратур Россия, г. Волгоград Научный руководитель: Маркина Н.В.
преподаватель кафедры кафедра «Машины и технология литейного производства» Волгоградский государственный технический университет
Россия, Волгоград Pavlenko V.A. graduate student Khoroshilov M.E. graduate student VolosovcovK.S. graduate student Markina N. V. Candidate of Technical Sciences
Assistant professor department «Machines and technology Foundry» Volgograd State Technical University
Russia, Volgograd
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ТРОЛЛЕЙБУСНЫХ ВСТАВОК С НИЗКИМ УДЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ RESEARCH OF THE PROPERTIES OF THE COMPOSITE MATERIAL OF TROLLEYBUS INSERTS WITH LOW SPECIFIC ELECTRICAL
RESISTANCE
Аннотация. В качестве основы исследования свойств композиционного материал троллейбусных вставок с низким удельным электрическим сопротивление были исследованы на примере таких металлов как алюминий и медь. Учитывая перспективность применения антифрикционных углеграфитовых материалов, с добавлением меди и алюминия приводятся результаты испытаний на износостойкость, механические и электротехнические свойства.
Annotation. As a basis for studying the properties of composite material trolley bushes with low electrical resistivity, were investigated for the example of metals such as aluminum and copper. Given the prospects of using antifriction carbon-graphite materials, with the addition of copper and aluminum, the results of tests for wear resistance, mechanical and electrical properties are given.
Ключевые слова: медь, алюминий, углеграфит, удельное электросопротивление
Key words: copper, aluminium, graphite, electrical resistance
Введение
Известно, что в первом электрическом трамвае, построенном в 1892 г. в Киеве, был использован роликовый Токосъемник, а в трамвае Москвы уже в 1899 г. была использована уже контактная дуга. Но в связи с увеличением мощности тяговых двигателей и повышением скоростей движения трамваев в Европе, Америке и России в самом начале ХХ в. начался переход на токосъемники пантографного типа со скользящими вставками. Вставки в первой четверти ХХ в. изготавливали из чугуна, стали, меди и сплавов алюминия. К положительным качествам металлических контактных вставок относятся: достаточно высокая прочность и износостойкость, а также повышенная электропроводимость, особенно медных вставок. Существенными недостатками металлических вставок являются: большой износ дорогого контактного провода, чаше всего медного и необходимость применения смазки для поверхности контакта провода со вставкой. Кроме того, металлические вставки дают интенсивное искрение при движении трамвая, электрички, поезда, что является причиной повышенного износа контактного провода и источником помех для телерадиовещания. Учитывая, что контактные пластины осуществляют электропитание транспорта в процессе движения последнего, при постоянном контакте с токоведущими проводами, одним из главных требований к материалу контактных пластин является высокая износостойкость, то есть высокие антифрикционные свойства, которые обеспечиваются обычно введением в состав материала веществ, являющихся смазкой.
Методика проведения экспериментов, результаты по оценки электрических и механических свойств композиционного материала троллейбусных вставок.
В 2014 году совместно с к.т. н доц. Гулевским Виктором Александровичем была образованна договоренность на то время с главным инженером 6ого троллейбусного депо города Волгограда, Ватанским В.А. На использование их технических средства и расходных материалов. Весной 2014 года Ватанским В.А. было выдано в пользование и соответственно усовершенствование, 300 штук Челябинских вставок стоимостью 8 рублей используемые их штатом. После передачи данных углеграфитовых вставок в рабочее отделении ООО «ВНИИТМАШ» было проведено улучшение электропроводимости и износостойкости путем добавления дополнительных металлических, алюминиевых и медных штифтов количестве 4 шутки на каждую вставку. После передачи на обкатку и полевые испытания в депо номер 6, в апрели вставки были невостребованные до конца июня. Был пробный заезд на 6700м маршруте, и было проверенно их качество и последствии были выпущены на линию июле. Столь большая задержка была обусловлена, внеочередным запросом сверху о немедленном выводе на
линию экспериментальных вставок силикатного завода, с которыми впоследствии мы связались. Во время работы троллейбусов на усовершенствованных вставках Челябинска было учено, что примерно треть автопарка депо забывала или не ставила вставки на маршрут, что было учтено при построен6ии диаграмм и гистограмм указанных позже. Две трети же исправно ездила на наших вставках по возможности сохраняя образцы для дальнейшего исследования и предавая опытом использования как положительным, так и отрицательным. Сохраненные отзывы и фото вставок до поставки на линию. Фото во время работы спустя некоторое количество кругов и совершенно истончившиеся до критических 7 мм вставки приложены ниже. Вставки показали себя в теплую сухую погоду с хорошей стороны, а именно. Увеличился срок хождения на одной паре троллейбуса до примерно 1200 км с изначальных документированных 250 км, что связанно с дополнительным уплотнением и добавлением боле твёрдой фазы, а именно стрежней алюминия, что брали на себя часть износа. Минусы же данных вставок были в том, что вставлены стержни при выпадении образовали пустые отверстия, которое становились концентраторами напряжений из за чего происходило разрушение вставки, но даже после этого она могла отходить круг-другой.
Самым значительным дефектом было то что в сырую влажную погоду туман дождь, повышенная влажность на алюминиевые штифты начинали играть роль электродов, и образовывалась электродуга между вставкой и вкладышем, что приводило к свариванию вкладыш и алюминиевой составляющей, образованию нагара и как следствие выходу из строя вкладыша вставки что довольно не выгодно и затратно. Было принято решение опробовать медные штифты которые должны были убрать этот недостаток, но к сожалению и это вышло недостаточно хорошо, медь как более мягкий материал легко вылетала из паза и в последствии вставка ломалась гораздо быстрее. Примерно в это же время с Гулевским В.А. Связались те самые ребята с силикатного завода. Артмьев Э.В. Совместно с Гулевским В.А., на базе силикатного завода было предпринято и реализовано данное нововведение. Вставки из графита производства города Новочеркасска с заявленным ходом 600км и ценой 12 рублей с доставкой, добавлением 15% содержание латунной шихты, в виде измельченной фракции 0,1; 0,05; 0,05; что и было сделано и после распилено на разно размерные части для проведения термообработки последующей зачистки шлифовки и рассмотрении структуры, для выбора наиболее необходимой и максимально выгодной термообработки. И дальнейшей технологии выпуска троллейбусных вставок для максимальной эффективности для осенне-зимнего периода.
Процесс подготовки вставки в условиях лаборатории ВолгГТУ показаны на рисунках 1-5
Главную идею и суть усовершенствования на 6ом депо реализовать не получилось реализовать, так как они, как и собственно почти весь город
ездят на устаревших двигателях синхронной тяги 100квт мощности и наша заявленная экономическая выгода не позволяет себя засечь. Но качество токосъема, что является неотъемлемой частью работы оборудования троллейбуса было, несомненно, повышенно. Было предложено, сравнить показания электросетей по месяцам использования наших вставок. Что оказалось довольно проблематично ввиду закрытости данной информации, но мы продолжаем продвигаться в сторону этой информации. Так же было предложено задействовать первое и 4ое депо находящиеся в центральном районе, которым наш муниципалитет выдал в честь программы усовершенствования города, 50 новейших троллейбусов с новыми асинхронными двигателями на 75 киловатт и счетчиком электроэнергии в каждом. Что позволило бы зафиксировать экономическую выгоду в районе 20-50% экономии электроэнергии по сравнению с простыми углеграфитовыми вставками без добавления металлической составляющей, так как сопротивлении обычной вставки составляет около 29 Мом, а металлизированной до 7 и ниже. Экономия электроэнергии может положительно сказаться на общий автопарк электротранспорта. В текущих реалиях, он очень затратен для муниципалитета, т.к. цена провозки одного пассажир составляет более 30 рублей, а то и 50, несмотря на цену билет 15 рублей. Городской электротранспорт очень важен для города. Его экологическая составляющая как никогда важна для всего города, по этому наша работа по усовершенствованию вставок очень важна для города. _
Рис.1
Рис.3
Использованные источники:
1.Костиков В.И., Варенков А.Н. Взаимодействие металлических расплавов с углеродными материалами. М.: Металлургия, 1981. 184с.
2.Носовский И.Г. Влияние газовой среды на износ металлов. - Киев: Техника, 1968, 180 с.
3.Найдич Ю.В. Контактные явления в металлических расплавах. - Киев: Наукова думка, 1972, 196 с.
4.Коррозионная стойкость оборудования химических производств: Способы защиты оборудования от коррозии. Справ. изд./ Под ред. Н.В. Строкана, А.Н. Сухотина. - Л.: Химия, 1987. 280с.
5.Гулевский В. А., Мухин Ю. А., Кидалов Н. А. Модель взаимодействия матричных сплавов при получении композиционных материалов // Материаловедение, 2010. - №3. - С. 13-18.
6.Гулевский В. А., Мухин Ю. А., Загребин А. Н., Пожарский А. В. Влияние легирующих элементов на смачивание углеграфита медными сплавами // Заготовительные производства в машиностроении, 2009. - №6. - С. 45-48.
7.Гулевский В. А., Загребин А. Н., Мухин Ю. А., Пожарский А. В. Применение давления для получения литых композиционных материалов методом пропитки // Заготовительные производства в машиностроении, 2010. - №6. - С. 3-8.
8.Ивин, К.В. Токосъемники городского наземного транспорта / К.В. Ивин, А.Н. Трофимов, Г.Г. Энгельс. - М.: Изд-во литературы по строительству, 1965. - 160 с
