11

Лекция № 6 Надежность коллекторно-щеточного узла и контактных колец

СРС! Анализ работы коллекторно-щеточного узла. Работоспособность и долговечность коллекторного узла определяется воздействием трех групп основных факторов, связанных с электромагнитными процессами (электромагнитные нагрузки, напряжения между смежными пластинами, реактивная ЭДС, токовые перегрузки и др.), механическими воздействиями (ослабление прессовки, эксцентриситет, уровень вибрации машины и т.д.) и физико-химической природой скользящего контакта (износ щеток и коллектора, нажатие на щетку, материал коллектора, температура, влажность, кислотность и запыленность окружающей среды).

Следует упомянуть об образовании контактной пленки (политуры) на поверхности коллектора. Наличие пленки снижает скорость износа коллектора и способствует более благоприятному распределению тока под щетками. Влага, наличие в среде активных газов и особенно запыленность оказывают разрушающее воздействие на материал коллектора. Кроме того, большое число повреждений коллекторов вызывается трением щеток о коллектор и высокими плотностями токов под щетками при их неплотном прилегании к коллектору, что сопровождается значительным повышением температуры (местный перегрев отдельных участков). В результате этого наступает термическая ионизация щеточных контактов. Размыкание и замыкание контактных точек на поверхности коллектора с образованием малых электрических дуг приводят к разрушению поверхности коллектора.

Наиболее эффективными средствами уменьшения износа коллектора являются: улучшение условий коммутации машины путем правильной настройки добавочных полюсов, подбор марки и размера щеток для данной мощности и. напряжения машины, снижение окружной скорости коллектора и выбор оптимального давления щетки на коллектор. Существенной является также тщательная балансировка якоря для снижения вибраций на коллекторе.

Данные эксплуатации и эксперимента показывают, что износ коллекторов при непрерывной работе машины находится в пределах 0,03–2 мм в год. Например, для коллекторов, наготовленных из меди Ml, он составляет 0,36 и 0,2 мм за 10000 ч при использовании щеток соответственно 611М и ЭГ-74К. Совместный анализ физических факторов, воздействующих на коллекторный узел, и статистических данных, получаемых в результате испытаний, экспериментов и эксплуатации машин постоянного тока, позволяет решать задачи создания математических моделей надежности коллекторно-щеточного узла машин постоянного тока.

Тема № 1. Модели надежности коллекторно-щеточного узла.

Математическая модель надежности – это определенное математическое выражение, связывающее значения физических параметров системы, действующих нагрузок и вероятности безотказной работы системы или иных показателей надежности.

При построении математических моделей надежности широко используются методы теории вероятностей и математической статистики. Вначале решается задача по определению закона распределения отказов. С этой целью строятся гистограммы распределения и делается предположение о законе распределения. Дальнейшая проверка соответствия теоретического и экспериментального распределения позволяет уточнить закон распределения. Так, установлено, что для большинства машин износ щеток описывается с достаточной степенью точности нормальным или логарифмически-нормальным законами. В дальнейшем полученные зависимости используются для оценки надежности как испытуемых машин, так и для вновь проектируемых. При сокращенных по времени испытаниях закон распределения позволяет оценить надежность за любое время.