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Spring type
刷握弹簧对电机的影响
电机的刷架装置上装有许多刷握,每个刷握中又都各自配置刷握弹簧和碳刷,碳刷与集电环或换向器之间是在高速旋转中保持良好接触的。这就要求各个碳刷与集电环或换向器之间以同样的磨损速率保持最小的磨损和相同的接触电阻。一台电机上的每个碳刷因各自受的压力不同,则与集电环或换向器之间的摩擦力也各不相同,因而各自的磨损速率也随之不同,要提前更换磨损速率大的碳剧,就会影响电机的正常工作寿命。另外,因碳刷的碎裂或接触不良会引起火花和发热,而造成电机烧损事故,也影响了电机的可靠性。
由此可见,刷架装置亦是电机的一个重要部件,而恒压刷握弹簧在电机中着起来似乎是一个很小的零件,但却是一个极不可忽视的关键的功能零件,它的好坏直接与电机的故障率密切相关,它影响着电机的使用寿命和工作可靠性。因此,电机的恒压刷握弹簧的质量控制应是非常重要的、严格的。
恒压刷握弹簧材料的技术要求
恒压弹簧的好坏,主要取决子制造弹簧的材料质量和弹簧生产工艺。目前恒压刷握弹簧多采用2Cr19Ni9Mo不锈钢。这种合金属于奥氏体系不锈钢,主要是依靠冷加工硬化强化,其次是时效强化。
用于制造恒压弹簧的2Cr19Ni9Mo不锈钢,成品加工度应控制在85%~90%,并要求无磁性。要求保证良好的成型加工弹簧性能;为提高弹簧的压力稳定性和抗疲劳强度,要求材料表面光洁、无划伤、无腐蚀和无氧化斑痕。材料内的非金属夹杂物尽量少,一般不得超过3级。所选用的优质原料经过真空熔炼、电渣重熔,从而保证了材料的化学成分和组织稳定,使材料中的非金属夹杂物降到了最少程度,提高材料的强度和疲劳寿命。
用于制造弹簧的2Cr19Ni9Mo合金材料,若出现a铁素体和形变马氏体相组织时则呈现磁性,虽然此时材料的强度高,却产生了极大的脆性。这种材料制造的弹簧在使用中疲劳寿命短,易在铆钉处或盖片折点处断裂、脱落造成电机事故。弹簧原料钢带中的非金属夹杂物、氧化、腐蚀痕迹和过热组织缺陷也影响弹簧的疲劳寿命。铆接工艺不良和缺少弹性盖片,都会造成弹簧在此处的应力集中,使用时弹簧易在此处产生疲劳裂纹,导致断簧事故。时效热处理工艺不当,会造成弹簧在使用中松圈、卡簧,失去对电刷的压力,造成接触不良或力值衰减过大、压力不均等现象,过时效会产生弹簧变脆现象,使弹簧产生脆断。
高压断路器储能压簧寿命
在电力系统中, 高压断路器起着重要的控制和保护作用,断路器故障会对电网的稳定性产生严重影响。 断路器可分为弹簧操动机构、气动操动机构、液压操动机构三种主要类型。 弹簧操动机构在电力系统中得到广泛运用,高压断路器储能压簧作为其分、合闸力的来源, 对断路器的可靠性起重要的影响作用。
高压断路器储能压簧零件在实际使用过程中, 强度发生退化,可靠性会随之降低,这种现像被称为应力松弛,是金属材料在应力或形变持续施加的情况下, 微塑性变形逐渐积累, 应力逐渐下降的过程,亦可称为弹性衰退 。 应力松弛过程与材料类型、环境温度、应力水平等相关。 对于机械弹簧等弹性元件, 应力松弛是其失效的主要模式之一。可靠度与高压断路器储能压簧尺寸、材料、外加载荷等都存在密切关系。为提高可靠度,可改用其他材料或采用表面处理工艺增加强度。可通过强压处理减小应力松弛, 提高可靠度。
圆柱螺旋弹簧的类型及特性
圆截面材料圆柱螺旋压缩弹簧-特性线呈线性,结构简单,制造方便,应用最广泛。
矩形截面材料圆柱螺旋压缩弹簧-在所占空间相同时,矩形截面材料比圆形截面材料能吸收的能量更多,刚度更接近于常数。
扁截面材料圆柱螺旋压缩弹簧-性能同矩形截面材料圆柱螺旋压缩弹簧,但期工艺性和疲劳性能优于前者。
不等节距圆柱螺旋弹簧-当弹簧压缩到开始有簧圈接触后,特性线变为非线性,刚度及自择频率均为变值,有利于消除或缓和共振的影响,可用于支承高速变载荷机构。
多股螺旋弹簧-当载何大到一定程度后,特性线出现折点。比相同截面材料的普通螺弹簧强度高,减振作用大,在武器和航空发动机上常有使用。
圆柱螺旋拉伸弹簧-用于承受拉伸载荷的场合。
圆柱螺旋扭转弹簧-主要用于种装置中的压紧和储能。
截锥螺旋弹簧-当弹簧压缩到开始有簧圈接触后,特性线变为非线性,自振频率为变值,防共振能力较变节距压缩弹簧强,稳定性好,结构紧凑,多用于承受较大载荷和减振。
截锥涡卷弹簧-与截锥螺旋弹簧作用相识,但能吸引更多的能量。
中凹形螺旋弹簧-特性与截锥弹簧相识,主要用于坐垫和床垫等。
中凸形螺旋弹簧-特性与截锥螺旋弹簧相似。
组合螺旋弹簧-在需要得到特定的特性线情况下使用。
非圆形螺旋弹簧-主要用在外形尺寸有限制的情况下,根据外形空间的要求,弹簧圈可制成方形、矩形、椭圆形和梯形等。
线性片弹簧-用金属弹片制成,主要用于载荷和变形小的场合。
非线性片弹簧-用金属弹片制成,主要用于载荷和变形小的场合。
什么是弹簧的阻尼系数
当加载和卸载弹簧的特性线不重合时,加载与卸载特性线所包围的面积就是弹簧在工作过程中由于内耗和摩擦所消耗的能量U0。此值越大说明弹簧的减震和缓冲能力越强,摩擦所消耗的能量U0与变形能之比称为弹簧的阻尼系数 。
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