Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием Токарев Александр Михайлович

Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием
<
Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Токарев Александр Михайлович. Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.08 / Токарев Александр Михайлович; [Место защиты: Иркут. гос. техн. ун-т].- Иркутск, 2010.- 135 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2218

Содержание к диссертации

Введение

1. Электрические контакты, факторы, влияющие на их работоспособность 9

1.1. Классификация электрических контактов, условия их работы, виды износа 9

1.2. Контактная поверхность и факторы, влияющие на условия контактирования 13

1.3. Влияние материала электрических контактов на их работоспособность 19

1.4. Трение и механический износ скользящих электрических контактов 23

1.5. Способы повышения надежности электрических контактов 25

1.6. Технология изготовления коллекторов и контактных колец в заводских условиях 28

1.7. Влияние поверхностного пластического деформирования на эксплуатационные свойства рабочих поверхностей деталей машин 29

1.8. Выводы и постановка задачи исследования 33

2. Численный расчет переходного сопротивления скользящих электрических контактов 37

2.1. Метод расчета переходного сопротивления электрических контактов 37

2.2. Структура определения переходного сопротивления скользящих электрических контактов 45

2.3. Расчет фактической площади контакта скользящих электрических контактов с учетом микрогеометрии поверхности 52

2.4. Расчет фактической площади линейного контакта 58

2.5. Влияние усилия нажатия на фактическую площадь контакта 60

3. Экспериментальное определение влияния способа обработки контактных поверхностей на переходное сопротивление 63

3.1. Модель образца и конструкция установки для определения переходного сопротивления контакта 63

3.2. Техника проведения эксперимента по определению величины постоянства переходного сопротивления 72

3.3. Определение переходного сопротивления при обработке скользящих электрических контактов поверхностным пластическим деформированием 75

3.3.1. Обработка контактных поверхностей алмазным выглаживанием 75

3.3.2. Обработка контактов поверхностным пластическим деформированием 79

3.3.3 Обработка контактных поверхностей охватывающим поверхностным пластическим деформированием 85

3.4. Определение переходного сопротивления при механической обработке скользящих электрических контактов резанием, шлифованием и полированием 91

3.4.1. Обработка контактных поверхностей резанием 91

3.4.2. Обработка контактных поверхностей шлифованием 94

3.4.3. Обработка контактных поверхностей полированием 97

3.5. Влияние состояния поверхности скользящих электрических контактов на переходное сопротивление 103

3.5.1. Покрытие контактной поверхности нитридом титана 103

3.5.2. Обработка контактной поверхности химическим травлением 105

3.5.3. Исследование контактной поверхности проката 106

4. Исследование износостойкости скользящих электрических контактов 110

4.1. Разработка установки для испытания образцов контактов на износ 110

4.2. Экспериментальное исследование износостойкости контактов 114

4.3 Рекомендации по способам и режимам обработки

скользящих электрических контактов 118

Общие выводы по работе 124

Список литературы 126

Приложение 132

Введение к работе

Актуальность работы. Работоспособность технических систем на основе электропривода во многом зависит от качества электрических контактов. Проблема создания электрических контактов, обеспечивающих надежную коммутацию электрических цепей, появилась одновременно с возникновением электротехники. Среди широкого многообразия электрических контактов наименее надежными являются скользящие. Они обладают нестабильным переходным сопротивлением, подвергаются механическому и электроэрозионному износу, что снижает степень надежности оборудования с вытекающими последствиями. Примерами скользящих контактов являются токоведущие кольца электрических машин, генераторов электрического тока бензиновых и дизельных электростанций, токоприемников вращающихся механизмов экскаваторов и подъемных машин, тяговых генераторов и электрогенераторных агрегатов тепловозов, генераторов легковых автомобилей и многих других устройств.

Большое количество исследований по повышению качества электрических контактов выполнено специалистами в области электротехники. Достаточно глубоко изучены процессы и явления электрической природы, рассмотрена роль токопроводящих материалов, исследовано влияние внешних воздействий на долговечность и надежность контактных соединений. Несмотря на широкий круг вопросов по изучению надежности и долговечности контактов, связь технологии их изготовления с работоспособностью соединений осталась вне зоны исследовательского внимания.

В технологии машиностроения для увеличения ресурса деталей машин широко используют поверхностное пластическое деформирование как простой и эффективный способ отделочно-упрочняющей обработки. Однако влияние этого способа на процессы контактирования скользящих электрических контактов изучено недостаточно глубоко, чтобы рекомендовать его для практического использования. Поэтому вполне актуальным является вопрос о повышении качества скользящих контактов за счет технологии их изготовления.

Цель работы: создание математической модели и экспериментальной базы для повышения долговечности скользящих электрических контактов на основе формирования упрочненного поверхностного слоя.

Методика исследования. Для достижения поставленной цели в теоретических исследованиях использованы основные положения технологии обработки поверхностным пластическим деформированием, теория малых упруго-пластических деформаций, численный метод конечных элементов. Экспериментальные исследования проведены по стандартным и оригинальным методикам в лабораторных условиях. Достоверность предложенных теоретических решений и практических рекомендаций подтверждена анализом экспериментальных данных.

Научная новизна работы. Предложена методика расчета переходного сопротивления скользящих электрических контактов, учитывающая микрогеометрию поверхностного слоя. На основе метода конечных элементов создана математическая модель, позволяющая определить переходное сопротивление скользящих контактов с учетом влияния формы и размеров микронеровностей, материала контакт-деталей и усилия их прижима.

Выявлена корреляционная зависимость переходного сопротивления и параметров микрогеометрии поверхностного слоя скользящих электрических контактов. Установлено, что поверхностный слой, сформированный локальным поверхностным пластическим деформированием, по сравнению с поверхностью, полученной механической обработкой, обеспечивает более качественный электрический контакт. Раскрыто влияние технологической смазки на качество работы скользящих электрических контактов. Определено соотношение механического и электроэрозионного износа при работе скользящих электрических контактов.

Практическая ценность работы. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработана технология обработки скользящих электрических контактов (токоведущих колец) поверхностным пластическим деформированием. Определено влияние режимов обработки поверхностным деформированием на процессы взаимодействия при работе скользящих контактов. Разработаны и изготовлены лабораторные установки для экспериментального определения переходного сопротивления и степени износа скользящих электрических контактов.

Реализация работы. Результаты работы апробированы на ОАО "ИркутскНИИхиммаш" при ремонте токоведущих колец асинхронных двигателей и генераторов.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты доложены и обсуждены на всероссийских, региональных, межвузовских научно-технических конференциях, в том числе на: VII Всероссийской с международным участием научно-технической конференции «Механики XXI веку» (Братск, 2008); 8-й Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе» (Новосибирск, 2010); региональной научно-технической конференции «Перспективные технологии получения и обработки материалов» (Иркутск, 2006 – 2009); объединенном заседании кафедр факультета технологии и компьютеризации машиностроения Иркутского государственного технического университета.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Физическая модель скользящего контакта, учитывающая микрогеометрию, материал и усилия прижима контактов.

2. Методика расчета переходного сопротивления скользящих электрических контактов.

3. Результаты численного эксперимента, устанавливающего влияние микрогеометрии поверхности на величину переходного сопротивления.

4. Результаты натурных экспериментов, дополняющих и развивающих результаты математического моделирования.

5. Результаты экспериментального исследования электроэрозионного износа скользящих контактов.

6. Рекомендации и режимы обработки контактов поверхностным пластическим деформированием.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе 1 работа в журнале, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов по работе, библиографического списка. Общий объем диссертации - 135 страницы, включая 91 рисунок, 19 таблиц, 1 приложение.

Контактная поверхность и факторы, влияющие на условия контактирования

Многообразие электрических контактов образованных твердыми телами, сводиться к образованию на поверхности их раздела участков, в пределах которых возможно прохождение электрического тока. В связи с отклонениями поверхностей элементов контакта от идеальной геометрической формы введены понятия условной, или номинальной (контурной, эффективной, реальной) площади контактирования (рис. 1.4).

Условная площадь контактирования соответствует площади проекции, номинальных габаритов меньшего контактного элемента. Из-за шероховатости поверхности различного масштаба, непроводящих ток пленок, загрязнений и окислов реальная площадь контактирования в сотни раз меньше номинальной. Фактическая площадь контакта двух проводников в местах Аг и Аг состоит: из контактных участков (пятен) с металлическим контактом, электросопротивление которых определяется удельным сопротивлением металлов пары и через которые протекает электрический ток без заметного переходного сопротивления; из контактных пятен с квазиметаллическим контактом, покрытым тонкими адгезионными и хемсорбированными плёнками, легко пропускающими электрический ток благодаря туннельному эффекту. Электрическое сопротивление этих пятен значительно. Действительная поверхность электрического контакта меньше действительной поверхности контактирующей пары трения, потому что на этой поверхности имеются ещё контактные пятна с практически непроводящими плёнками окислов, сульфидов и т.п. Эта часть поверхности тока не проводит или вовсе не контактирует. Таким образом, контактирующие поверхности металлов состоят из участков с различной электропроводностью. [2, 3]

Основная особенность контактной поверхности — её шероховатость, выступы которой можно рассматривать как конусы со сферическими вершинами, располагающиеся на некоторой волнистой поверхности (рис. 1.5 а, б).

Фактические размеры мест соприкосновения точек (выступов) равны 2-3 мкм. Наиболее тщательно отделанные, шлифованные и полированные поверхности всё же имеют неровности высотой 0,005-0,1мкм. Более грубые поверхности имеют выступы до 100-200 мкм. Качество контактной поверхности зависит от чистоты (микрогеометрии) и физико-химических свойств металла в тонких верхних слоях (твёрдость, микроструктура, остаточные напряжения и т.п.). Форма неровностей контактной поверхности значительно влияет на следующие эксплуатационные свойства электрических контактов: износоустойчивость трущихся поверхностей, усталостную прочность, сопротивляемость эрозии, коррозионную устойчивость.

В процессе эксплуатации под влиянием сил сжатия контактных поверхностей происходит деформация металла в местах выступов (шероховатостей) и превращение их в маленькие поверхности - очаги (перешейки) проводимости или пропускания тока (рис. 1.5 б). Чем больше силы сжатия контактных поверхностей, тем большее количество выступов деформируется. При этом металл деформируется частично пластически, частично упруго.

При упругих деформациях, возникающих при сравнительно небольших силах сжатия, выступающие участки поверхностей входят в механическое соприкосновение. Пластические деформации возникают при возрастании давления на контактирующие поверхности, достигающие предела упругости. В результате появляется остаточная деформация, и материал начинает течь. Вели чина деформации обратно пропорциональна твёрдости металла. Деформация контактов определяется напряжением смятия металла контактов.

Твёрдый металл, соприкасающийся с газообразной средой, имеет переходную пограничную зону. На контактной поверхности под воздействием кислорода, озона, азота, серы и прочих химических реагентов образуются плёнки, которые принято разделять на: адгезионные, плёнки потускнения, пассивиз-рующие, водяные, плёнки граничной смазки и пр. Получить действительно чистые контактные поверхности (контакты) чрезвычайно трудно, как и идеально ровные поверхности твёрдого тела. Для поверхности контактов наиболее характерны плёнки: окисные, образующиеся при реакции с кислородом; сульфидные (реакция с H2S), кислородные (слой осаждённых из воздуха молекул кислорода), хлоридные и другие соединения. Плёнки имеют толщину 10-15 нм и удельное электрическое сопротивление р=10"5 Омхсм. С течением времени толщина образующихся плёнок увеличивается.

Плёнки химически реагируют с металлом, образуя плёнки окислов металла. У разных металлов эта плёнка имеет разное удельное сопротивление. Скорость нарастания плёнок на контактных поверхностях зависит от температуры и влажности воздуха, состояния и химического состава среды и др. Формирование окисной плёнки происходит по разному. Для никеля, например, в нормальных условиях это очень медленный процесс, ускоряющийся с ростом температуры. Для алюминия характерен быстрый рост плёнки А120 (десятки секунд) до толщины 2-2,5 нм. Дальнейший рост плёнки происходит значительно медленнее: при комнатной температуре через 20-30 дней её толщина достигает 6-10 нм.

Плёнки стойки к температуре, механически прочны и обладают изоляционными свойствами. Бронза существенно не окисляется. Не вступают в реакцию с кислородом такие металлы, как вольфрам, золото, платина. При температуре меньше 200С образуется слой Си20, толщина которого зависит от температуры нагрева и приобретает значения 10-1000 нм. Электрическая проводимость образований Си20 и СиО очень мала и сопротивление плёнок может достигать 106 Ом. Благородные металлы также подвержены окислению, однако, процесс окисления протекает медленнее. Слой Ag20 толщиной 2-3 нм прочен и легко разлагается при нагревании.

Слой оксидов является практически непроводящим. Однако под давлением он может быть частично разрушен, так как металл способен деформироваться пластически, сохраняя сцепление; слой же оксидов не может следовать этой деформации вследствие хрупкости. Поэтому, при давлении на контакты происходит скалывание инородного слоя; появляются трещины, в которые проникает металл, образуя проводящие контактные точки. По мере увеличения давления, число контактных точек и проводящая поверхность увеличиваются.

Структура определения переходного сопротивления скользящих электрических контактов

Численное решение контактной задачи механики деформируемого твердого тела осуществлено методом конечных элементов с помощью пакета COSMOS Works интегрированного в CAD систему Solid Works, предназначенного для расчета задач механики деформируемого твердого тела, температурных задач, задач механики жидкости и газа, расчета электромагнитных задач, а так же решать связанные задачи. Достоинствами данного комплекса являются: удобство моделирования в среде CAD, 100% взаимосвязь COSMOS Works со средой CAD, удобство взаимодействия пользователя с программным продуктом, интуитивно понятный интерфейс [3].

Блок-схема алгоритма решения контактной задачи (основные стадии) с применением программ Solid Works и COSMOS Works, представлена на рис. 2.3, где условно можно выделить три блока: препроцессорная подготовка (создание твердотельной модели), приложение нагрузок и получение решения и постпроцессорная подготовка (обработка полученных результатов).

Препроцессорный блок включает в себя подготовку исходных данных, то есть создание геометрической модели с последующей полной генерацией в конечно-элементную модель. Сюда входят: формирование геометрической модели (создание контакт деталей и превращение их в сборку) средствами Solid Works, задание свойств используемых материалов, описание свойств конечных элементов, генерация конечно-элементной сетки, задание вариантов граничных условий, а также вариантов внешнего воздействия различной природы и другое. В результате работы этого блока создается готовая конечно-элементная модель исследуемого объекта.

Аналитический, или процессорный, блок - это непосредственное решение глобальной системы алгебраических уравнений, полученной после peaлизации вариационного подхода МКЭ для решения дифференциального уравнения рассматриваемого физического процесса.

Работа постпроцессорного блока направлена на визуализацию результатов счета. При расчете объекта на прочность, визуализируются: вектора перемещений, деформаций, напряжений, сил, моментов и другие необходимые свойства. Здесь же имеет место блок оптимизации, в котором можно задать либо ограничение, либо целевую функцию, вернуться в препроцессорный блок, и повторить расчет, то есть оценить влияние вносимых изменений в расчетную модель.

Алгоритм расчета переходного сопротивления: 1) Создание твердотельной модели контакт-деталей средствами системы Solid Works. Исходными данными, для модели являются форма и размеры контакт-деталей. 2) Определение типа конечного элемента, характеристик элемента и материала. 3) Создание сетки конечных элементов. 4) Приложение нагрузок и закреплений. 5) Выполнение решения задачи. 6) Просмотр результатов решения. 7) По данным полей напряжений и приложенному усилию нажатия проводиться расчет фактической площади контакта. 8) Переходное сопротивление контактов выражается формулой где р\ и р2 удельное сопротивление материалов контактов, Омхсм, S размер площадки контакта.

В качестве примера работоспособности данного алгоритма рассмотрим площадь контактирования точечного контакта (гладкой поверхности с полусферой радиусом 2 мм). Усилие нажатия на контакт ЮН. Эти параметры были выбраны для сравнения полученных результатов расчета с уже имеющимися в [17].

Построение геометрической модели средствами Solid Works осуществлялось способом «снизу вверх». Сначала из линий и дуг строились замкнутые контуры, после чего с помощью команд «Вращение» и «Выдавливание» создавались объемы. Впоследствии эти объемы собирались в сборку с помощью команды «Сопряжения» (рис. 2.4).

Необходимые для решения задачи физические свойства материалов модели приведены в таблице 1. Данные свойства заносились в библиотеку COSMOS Works и назначались телам.

Далее во вкладке «нагрузка-ограничение» задавалась жесткая заделка всех степеней свободы нижней поверхности куба. Верхняя плоская поверхность шара лишалась степеней свободы по осям X и Z после чего к этой плоскости прикладывалась нагрузка, направленная перпендикулярно к поверхности ответного тела (рис. 2.5).

Следующий этап задание контактных граничных условий. Для его выполнения во вкладке «Контакт/Зазоры» -» «Установить глобальный контакт» выбиралось граничное условие «Свободно (без взаимосвязи)» далее во вкладке «Определить набор соприкасания» определялся тип контакта «Без проникновения», указывались поверхности контакта и указывался способ взаимодействия элементов в контакте, в данном случае «поверхность с поверхностью».

Техника проведения эксперимента по определению величины постоянства переходного сопротивления

Эксперимент по оценке качества контактирования скользящих электрических контактов проводили в следующей последовательности: изготавливали образцы, цилиндрическая поверхность которых обрабатывали тем способом влияние, которого на процесс контактирования необходимо было оценить; образец устанавливали в установку, описанную в п. 3.1 и с помощью компьютерного осциллографа снимали осциллограмму изменения напряжения во времени, которую переводили в осциллограмму изменения сопротивления во времени; данные осциллограммы обрабатывали, и подсчитывали среднее значение величины изменения переходного сопротивления во времени, значение которого заносили в таблицу; на профилографе-профиломере снимали данные геометрических размеров формы шероховатости контактной поверхности образца в трех равномерно расположенных по периметру цилиндрической поверхности сечениях, данные заносили в таблицу; сопоставляли данные величины изменения переходного сопротивления и геометрических параметров шероховатости поверхности.

Осциллограмму изменения напряжения во времени (рис. 3.8) переводили с помощью закона Ома в осциллограмму изменения сопротивления во времени. Так как ток стабилизирован и составлял 100 мА, то величина сопротивления на осциллограмме составляла 5 мОм/деление (рис. 3.8). Среднеарифметическую величину переходного сопротивления контактов определяли по формуле: где Ri, R2, Rn - величина скачков сопротивления на контакте, п - количество скачков сопротивления за интервал времени (25 ms - 5 делений шкалы осциллографа).

Для контроля параметров шероховатости образцов использовали профило-граф-профиломер мод. 170311 («Калибр») (Рис. 3.9). Результаты замеров фиксировали и обрабатывали с помощью прикладной программы установленной на персональном компьютере. Программа автоматически подчитывала все параметры микронеровностей, такие как Ra - среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины, Rz - сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины, S - среднее значение шага местных выступов профиля в пределах базовой длины, Sm - среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины.

Полученные результаты величины изменения переходного сопротивления сравнивали с измеренными параметрами шероховатости поверхности для выявления их связи.

Анализ литературных источников и численный расчет переходного сопротивления позволили выявить путь для повышения качества контактов -это формирование поверхностного слоя, обеспечивающего наибольшую фактическую площадь контакта поверхностей. Для реализации этого подхода было решено использовать методы поверхностного пластического деформирования - локальные и охватывающие.

Алмазным выглаживанием обрабатывают поверхности материалов имеющих высокую твердость, поэтому зависимость между шероховатостью обработанной выглаживанием наружной поверхности цилиндра и величиной переходного сопротивления изучали на образцах, изготовленных из стали 45. Выглаживание выполняли на токарном станке алмазной гладилкой с радиусом рабочего участка 2 мм. Перед алмазным выглаживанием поверхности образцов были обработаны резанием и имели шероховатость Ra=0,9 мкм.

В результате проведенных опытов было установлено, что при алмазном выглаживании поверхности стальных образцов увеличение числа проходов от 1 до 3, при одинаковом усилии нажатия и скорости обработки, снижает параметры шероховатости Ra, Rz, Sm, S, а дальнейшее увеличение количества проходов с 3 до 7 повышает их. Фактически достаточно одного прохода при алмазной обработке что бы снизить при алмазной обработке что бы снизить исходную шероховатость поверхности в 3-4 раза. Повторные и последующие проходы не изменяют достигнутой шероховатости. При увеличении числа проходов более 3-х получим обратный эффект - качество поверхности снижается. Это, возможно, связано с перенаклепом и отслаиванием тонких поверхностных слоев.

Увеличение числа проходов с 3 до 7 (см. рис. 3.14) так же повышает величину изменения переходного сопротивления. С повышением числа проходов растет твердость поверхности обрабатываемого материала (Рис. 3.15) глубина упрочненного слоя при этом составляет 0,3-0,4 мм. С уменьшением шероховатости поверхности снижается переходное сопротивление, а с повышением оно увеличивается. По сравнению с исходным образцом, который имел величину шероховатости Ra=0.9 мкм, алмазное выглаживание позволяет не только снизить величину шероховатости поверхности в 2 раза, повы сить ее твердость, но и снизить величину изменения переходного сопротивления в 3 раза.

Экспериментальное исследование износостойкости контактов

Экспериментальное исследование износа контактной поверхности образцов проводили в установке, описанной в п. 4.1. Для этого были взяты образцы из меди Ml обработанные: шлифованием на режимах приведенных в п. 3.3.2 для образца №8; охватывающим поверхностным пластическим деформированием на режимах приведенных в п.3.3.6 для образца №2 с применением в качестве технологической смазки индустриального масла и поверхностным пластическим деформированием на режимах приведенных в п. 3.3.4 для образца №10. Методика испытания образцов на износ: 1. Перед испытаниями образцы взвешивали на электронных лабораторных весах AND GR-120 с точностью до 0,0001 г. 2. После этого проводили испытания на механический износ (без прохождения тока через образец и контакт-детали). 3. После испытаний образцы взвешивали. 4. Далее эти же образцы переворачивали и испытывали с воздействием электрического тока (учитывалось влияние электроэрозии). 5. После испытания образцы взвешивали. 6. Производили подсчет величины износа. Величина износа контактной поверхности образцов подсчитывали в процентном соотношении по отношению к начальной массе образца по формуле: Подсчитывали величину механического износа, а также механического и электроэрозионного. Электроэрозионный износ определялся как разность этих двух износов. После подсчетов данные заносили в таблицу 4.1. Также в таблице представлены величины переходного сопротивления и шероховатости Ra поверхности испытываемых образцов.

По результатам построен график зависимости электрического износа от переходного сопротивления (рис. 4.5). По графику (рис. 4.5) видно, что с увеличением переходного сопротивления в 6 раз возрастает электроэрозионный износ поверхности скользящего электрического контакта в 3 раза. Причем, получена практически прямая зависимость между величиной электроэрозионного износа и переходным сопротивлением. Оценивая результаты износостойкости контактных поверхностей, установлено, что лучшие результаты по степени механического износа дает охватывающее поверхностное пластическое деформирование. Однако при действии электроэрозионного износа охватывающее ППД уступает локальному (рис. 4.6). Поверхности контактов, обработанные шлифованием, изнашиваются почти в 2 раза больше, чем поверхностным пластическим деформированием. Для повышения качества работы скользящих электрических контактов (контактных колец электрических машин) которое характеризуется механической износостойкостью, электрической износостойкостью и постоянством величины переходного сопротивления предлагается использовать поверхностное пластическое деформирование (обкатывание роликом и шариком). Этот способ обработки поверхности позволяет с небольшими материальными затратами получить наименьшее переходное сопротивление и наибольшую износостойкость контактной поверхности. При обработке не требуется применение смазывающе-охлаждающей жидкости, в результате чего достигается высокая чистота поверхности и отсутствуют различные органические пленки. Направление движения инструмента при обработке совпадает с направлением движения при работе контактов (контактных колец электрических машин).

Это является основанием для рекомендации поверхностного пластического деформирования как способа для обработки контактных поверхностей коллекторов и токоведущих колец. Для выбора оптимальных режимов обработки скользящих электрических контактов поверхностным пластическим деформированием были проведены эксперименты по определению их влияния на переходное сопротивление. Исследовали следующие параметры: подачу S, силу обкатывания Р и скорость обработки V. В таблице 4.2 приведены данные влияния этих параметров на переходное сопротивление стальных скользящих электрических контактов обкатыванием цилиндрическим роликом. По данным таблицы построены графики зависимости переходного сопротивления RK от подачи S (рис. 4.7) и от силы обкатывания Р (рис. 4.8). В таблицах 4.3 и 4.4 приведены данные по режимам обработки медных контактов поверхностным пластическим деформированием (в табл. 4.3 приведены данные по обкатыванию цилиндрическим роликом, а в табл. 4.4 обкаты ванию шариком). По данным таблиц построены графики зависимости переходного сопротивления RK ОТ подачи S при обкатывании медных контактов роликом, от подачи S и от скорости обкатывания V при обработке медных контактов шариком (рис. 4.9-4.11).

Похожие диссертации на Технологическое обеспечение долговечности скользящих контактов поверхностным пластическим деформированием