Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОДШИПНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ОТ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Изобретение относится к изоляции, а именно к изоляционным слоям, пленкам на металлических поверхностях, например, на поверхностях подшипников качения.

Известен способ изоляции подшипников электрических машин (Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин. М.-Л.: Энергия, 1975, 296 с.), заключающийся в создании разрывного контура «вал - подшипник - фундамент», посредством установки изоляционных прокладок изоляции между подшипниковым стояком и фундаментной плитой. Кроме главных изоляционных прокладок между стояками и фундаментной плитой, изолируют также болты, крепящие стояки к плите, и конические контрольные штифты.

Недостатком этого способа является то, что он не гарантирует защиты подшипника от других видов тока.

В качестве прототипа выбран известный способ защиты подшипников электрических машин от повреждения электрическим током (RU 2570979 С2, F16C 19/00, опубл. 20.12.2015 - Устройство зашиты опорного подшипника качения), включающий нанесение защитного покрытия на поверхность внутреннего и наружного колец подшипника путем напыления порошкового материала, обладающего диэлектрическими свойствами и состоящего из оксида алюминия и диоксида титана.

Недостатком данного способа является большая трудоемкость и многостадийность операций, а также покрытие не обладает необходимой прочностью соединения с основой.

Цель изобретения - защита металлических поверхностей, в частности - подшипников качения, от повреждения электрическим током.

Указанная цель достигается тем, что на сопрягаемые поверхности подшипников качения наносят защитное покрытие.

Сущность изобретения заключается в том, что обезжиривают сопрягаемые поверхности внутреннего и наружного колец подшипника, наносят на обезжиренные сопрягаемые поверхности наружного и внутреннего колец подшипника качения защитное покрытие, обладающего диэлектрическими свойствами, путем газоплазменного напыления порошкового материала, состоящего из 97,5% оксида алюминия и 2,5% диоксида титана, причем размер частиц каждого компонента одинаков и составляет в среднем 15*10^-6 м, определяют толщину защитного покрытия S путем сравнения диаметров колец после напыления d2 и до напыления d1, причем измерения диаметров производят при нормальных климатических условиях.

Процентное соотношение компонентов порошка состоящего из 97,5% оксида алюминия и 2,5% диоксида титана позволяет обеспечивать требуемые диэлектрические свойства, так при увеличение процентного содержания диоксида титана больше 2,5% увеличивается эластичность покрытия, но при этом уменьшается величина пробивного напряжения и покрытие не выдерживает величину тока 2000-3000 А. Порошок с размером частиц менее 15*10^-6 м будет приводить к испарению частиц при напылении, а более 15*10^-6 м будет приводить к частичному оплавлению, что не позволит получить качественное покрытие.

На фиг. 1 представлена схема подшипника качения с защитным покрытием, включающая наружное кольцо 1, внутреннее кольцо 2, сепаратор 3, тела качения 4, защитное покрытие 5 нанесенного на сопрягаемую поверхность 6 наружного кольца 1 и на сопрягаемую поверхность 7 внутреннего кольца 2. На фиг. 2 представлена схема наружного кольца 1 с защитным покрытием 5, на фиг. 3 - схема внутреннего кольца 2 с защитным покрытием 5.

Предлагаемый способ защиты подшипников электрических машин от повреждения электрическим током осуществляется следующим образом.

Причинами повреждения подшипников электрических машин электрическим током являются: несимметрия магнитного поля машины, явления униполярной индукции, короткое замыкание в обмотке якоря через подшипники, круговой огонь по коллектору.

При протекании тока через подшипник происходит пробой смазочной пленки в двух местах между роликом и наружным кольцом, и между роликом и внутренним кольцом. Ролик подшипника попеременно является или катодом, или анодом. При дуговом разряде происходит вырывание металла с поверхности катода, а при искровом - с поверхности анода, иначе говоря, в подшипнике происходит процесс микросварки роликов, внутреннего и наружного колец. Частицы вырванного и закаленного металла перемещаются в смазочном материале, и при определенных условиях попадает в контакт между роликом и дорожкой качения подшипника, вызывая радиальное перемещение роликов, и следовательно, неравномерное распределение нагрузки. В результате на роликах и кольцах образуются кратеры, раковины и бороздки, что приводит к преждевременному выходу из строя подшипника и всей электрической машины. Также негативному воздействию подвергается и смазочный материал, так как под действием тока основное масло и присадки окисляются и расщепляются, что вызывает преждевременное «старение» смазки. В связи с этим возникает необходимость защиты подшипников от повреждения электрическом током.

Преимущественно защитное покрытие наносится на новые подшипники. Предварительно кольца подшипника обезжиривают, например, растворителем или щелочными растворами. Перед началом нанесения защитного слоя наружное 1 и внутренне 2 кольца фиксируют в зажимах специального приспособления способного вращаться с заданной скоростью, например, в патроне токарного станка. При нанесении защитного покрытия на сопрягаемую поверхность внутреннего кольца 2 дорожку качения располагают под углом не менее 45 градусов по отношении к газоплазменной струе. При нанесении защитного покрытия на сопрягаемую поверхность наружного кольца 1 газоплазменную струю располагают горизонтально по отношению к сопрягаемой поврехности. В бункер накопитель газоплазменной горелки помещают порошковый материал состоящий из 97,5%оксида алюминия и 2,5% диоксида титана с размером частиц в среднем 15*10^-6 м. Устанавливают газоплазменную горелку таким образом, чтобы расстояние от среза сопла горелки до напыляемой поверхности должно составлять от 90 до 100 мм. Время напыления зависит о напыляемой площади и требуемой толщины защитного покрытия.

Таким образом, предлагаемый способ защиты позволяет получить защитное покрытие с диэлектрическими свойствами сопрягаемых поверхностей как внутреннего так и наружного колец подшипника качения.