Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1, СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ 8
1Л. Общие сведения о ССК 8
1.2. Материалы, используемые для изготовления ССК . 13
а) Сплавы 13
б) Спеченные материалы 15
в) Покрытия 16
г) Смазки 18
1.3. Сбзор выполненных работ . 19
1,4» Методы трибологических исследований 34
1.5, Выводы 39
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ИЗНАШИВАНИЯ ССК
-
Трибомеханика ССК 41
-
Аналитическое определение температуры на контакт
те 54
2.3. Модель изнашивания ССК 62
2*4. Выводы 66
3» МЕТОДИКА ПРОЩЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 67
-
Экспериментальная установка 67
-
Методика исследования физико-химических процессов
на контакте. 76
3.3. Основные свойства испытанных материалов, .... 78
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТРЕНИЯ И ИЗ
НАШИВАНИЯ ССК 82
4.1. Исследование процессов на фрикционном контакте » 82
-
Изучение колебаний, возникающих при трении 82
-
Влияние динамических характеристик ССК на коле~ бания и износ 90
4.1.3* Тепловые процессы на контактах 98
4.1.4. Выводы 103
4.2. Влияние различных факторов на износ. 105
-
Зависимость износа от механической нагрузки. « 100
-
Влияние скорости скольжения на износ 109
-
Развитие изнашивания в процессе наработки. .. 111
-
Влияние коммутируемого тока и индуктивности нагрузки на изнашивание CGK. 119
-
Зависивесть износостойкости ССК от технологии механической обработки 122
4.2.6. Выводы 128
4.3. Улучшение эксплуатационных параметров ССК 130
-
Разработке смазки для CCK. 130
-
Эффективность применения летучих ингибиторов . . 136 4.3.3 .Снижение возбувдаемых колебаний как метод
улучшения эксплуатационных параметров ССК. . . 139
4.3.4. Оценка влияния различных факторов на технический
pесypc ССК 144
4.3.5. Выводы 146
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 149
ЛИТЕРАТУРА 154
ПРИЛОЖЕНИЯ.. 169
Введение к работе
С каждым годом все более высокие требования предъявляются к качеству электрических машин, В документе "Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года", принятом на ХХУ1 съезде КПСС, указывается на необходимость "повысить технический уровень и качество продукции машиностроения, средств автоматизации и приборов, значительно поднять экономичность и производительность выпускаемой техники ее надежность и долговечность".
При широком использовании электрических машин в народном хозяйстве указанная задача является особенно важной, так как снижение их качества приводит к отказам и простоям техники, нарушает работу уникальных и дорогостоящих агрегатов, а также вызывает, необходимость дублирования наиболее ответственных узлов. Это, в свою очередь, повышает трудоемкость, стоимость изготовления и эксплуатации устройств, в которых используются элек-трические машины.
Согласно статистическим данным /I/ от 20 до 60 % отказов электрических микромашин вызваны неисправностью слаботочных скользящих контактов С ССК). Отказы проявляются в нарушении коммутации вследствие образования нетокопроводящих пленок или из-за интенсивного износа. Как правило, отказы возникают не в процессе изготовления и испытания продукции на заводе, а значительно позднее - при эксплуатации. Поэтому проблема создания высоконадежных ССК является наиболее актуальной в вопросе улучшения показателей электрических машин. Решить эту проблему можно лишь путем изучения всего многообразия процессов, происходящих в зоне контактирования, с учетом влияния внешних факторов, конструкции, технологии изготовления и т.п.
Одним из основных условий повышения качества электрических микромашин является обеспечение высокой износостойкости ССК. Этот параметр связан с трением, прохождением электрического тока, нагрузкой, взаимодействием контактирующих поверхностей с окружающей средой и т.п. Теоретическая сторона больинства этих явлений крайне сложна. Поэтому выбор материалов ССК, обладающих достаточной износостойкостью и обеспечивающих стабильное переходное электросопротивление производится эмпирически на основе экспериментальных данных.
Вопросам улучшения технико-экономических показателей электрических контактов во всем мире уделяется большое внимание. Исследованиями процессов на .контактах заняты специалисты в различных областях науки. Наиболее интересные результаты работ докладываются на регулярно проводимых всесоюзных.и международных конференциях, а также ежегодных семинарах Хольма, Однако, несмотря на совместные усилия ученых и специалистов в области электрических контактов еще очень много нерешенных задач.
Как показывает анализ литературных источников факторы, определяющие износостойкость ССК, изучены недостаточно, Зто вызвано тем, что большинство исследований традиционно проводятся с целью определения пригодности образцов удовлетворять конкретным условиям эксплуатации. Причем, как правило, основное внимание уделяется выходным параметрам ССК: стабильности переходного электросопротивления, реже - интенсивности износа, а процессы, происходящие в зоне контакта, с точки зрения их связи с этими параметрами не изучаются. В большинстве случаев характеристики ССК как упругой системы не учитываются, что приводит к несопоставимости результатов, получаемых различными исследователями, сдерживает внедрение наиболее эффективных материалов и конструкций коммутационных устройств.
Исследования в области трения и изнашивания характеризуются большим объемом экспериментальных работ, поэтому актуальным является автоматизация контроля износа в процессе испытаний» Так как ССК представляют собой миниатюрные пары трения, как правило, недоступные для непосредственного наблюдения, то перспективными являются бесконтактные, дистанционные методы контроля» Нет рекомеедаций по определению технического ресурса ССК, функционирующих в реальных конструкциях электрических микромашин*
В связи с вышеизложенным в данной работе поставлены следующие задачи:
I» Создать модель изнашивания ССК с учетом динамики взаимодействия контактирующих элементов и коммутируемого тока.
2* Определить влияние колебаний на изнашивание, температуру на контакте и переходное электросопротивление1»
3* Исследовать влияние различных факторов на изнашивание.
4, Разработать бесконтактный метод контроля ра боты ССК в реальных конструкциях микромашин*
5. Разработать рекомендации по улучшению эксплу атационных параметров ССК*
Диссертация состоит из четырех глав.
6 первой главе рассмотрены и обобщены имеющиеся в литературе данные по изнашиванию ССК и формулируются задачи, решаемые в настоящей работе*
Во второй главе приведены результаты теоретических исследований, касающихся механических колебаний и тепловых явлений, сопровождающих трение, и вяияния их на изнашивание и коммутацию;
В третьей главе дана методика исследований и. представлены характеристики испытанных материалов,
Четвертая глава посвящена экспериментальной проверке результатов теоретических исследований на лабораторных образцах и ССК, функционирующих в составе реальных конструкций электрических микромашин.
В заключении обобщены результаты проведенных ' исследований.
Основные положения, выносимые автором на защиту:
Теоретические положения о возможных путях повышения износостойкости ССК и их экспериментальную проверку.
Условия устойчивости упругой системы ССК.
Эмпирические зависимости, устанавливающие связь технического ресурса с основными воздействующими факторами.
Метода улучшения эксплуатационных параметров ССК.
