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有關(guān)電刷故障的幾點(diǎn)分析及建議

    加強(qiáng)對(duì)電刷表面氧化膜的認(rèn)識(shí)，創(chuàng)建其形成和正常工作的條件。有些故障的發(fā)生，主要原因是因?yàn)殡娝⒈砻娴难趸?rùn)滑層無(wú)法形成。氧化膜的形

成需要一些條件，當(dāng)條件不滿足時(shí)，氧化膜無(wú)法形成或形成不良。主要有以下幾個(gè)原因：

（1） 溫度過(guò)高：電刷的氧化膜一般在70℃ 左右較易形成。當(dāng)集電環(huán)、電刷出現(xiàn)過(guò)熱故障時(shí)，通常溫度都在15O℃ 以上。此時(shí)即使換上新的電刷，氧化膜也不易形成，無(wú)法起到潤(rùn)滑作用，電刷磨損將加劇，導(dǎo)致溫度繼續(xù)升高，成為惡性循環(huán)。此時(shí)可采取外部強(qiáng)迫降溫的方法，譬如涂抹凡士林、大功率風(fēng)扇通風(fēng)等手段，使集電環(huán)溫度降到正常范圍內(nèi)，持續(xù)一段時(shí)間，讓電刷表面氧化膜逐漸形成，使之進(jìn)入良陛循環(huán)狀態(tài)。

（2） 冷卻空氣中有污染性雜質(zhì)：空氣中的雜質(zhì)對(duì)電刷表面氧化膜的形成將帶來(lái)不利影響。這些雜質(zhì)包括：硫化物或鹵族元素的腐蝕性氣體、空氣中油氣混合物、粉塵、鐵屑、鐵銹粉塵、碳粉等其他雜質(zhì)。電刷磨損時(shí)，本身會(huì)產(chǎn)生碳粉的粉塵雜質(zhì)?？刹捎迷谒⒓苷掷鋮s通風(fēng)循環(huán)通道上安裝過(guò)濾裝置來(lái)改善刷架罩內(nèi)的空氣質(zhì)量。

（3） 空氣濕度太低或含氧量太低：電刷表面氧化膜的形成需要空氣中有一定的水分含量，即空氣濕度不能太低，但也不能太高。另外，氧化膜的形成主要與空氣中的氧氣發(fā)生氧化作用而產(chǎn)生，當(dāng)含氧量過(guò)低時(shí)也不利于氧化膜的形成。

氧化膜無(wú)法形成或形成不良除與上述因素有關(guān)外，還有電刷過(guò)度研磨、使用溶劑進(jìn)行擦拭、集電環(huán)表面光潔度不良以及碳刷材質(zhì)不合格等原因。

1.電刷壓力調(diào)整不當(dāng)

電刷壓力過(guò)小時(shí)會(huì)使電刷與集電環(huán)接觸不良，容易產(chǎn)生火花使集電環(huán)過(guò)熱，有時(shí)甚至燒蝕集電環(huán)使之出現(xiàn)麻點(diǎn)；電刷壓力過(guò)大時(shí)會(huì)使電刷與集電環(huán)的摩擦力增大，這不僅加劇機(jī)械磨損，而且會(huì)使集電環(huán)因摩擦發(fā)熱較多產(chǎn)生過(guò)熱。

解決的辦法：適當(dāng)調(diào)整電刷與壓緊彈簧間的壓力。具體要求是各電刷所受壓力均勻穩(wěn)定，其單位壓力一般在（15～25）kPa之間，各電刷之間的壓力差在平均值的±5%以內(nèi)。另外，盡管隨著電刷的磨損壓緊彈簧能自動(dòng)調(diào)整，使電刷壓力基本穩(wěn)定，但仍需經(jīng)常檢查電刷的工作狀態(tài)，確保電刷在刷握內(nèi)能自由滑動(dòng)，無(wú)卡刷現(xiàn)象與過(guò)熱現(xiàn)象發(fā)生。

2. 電刷與刷握的間隙不符合要求

電刷與刷握之間的間隙過(guò)小，會(huì)使電刷在刷握內(nèi)上下自由滑動(dòng)困難，甚至有可能卡住電刷；電刷與刷握之間的間隙過(guò)大，會(huì)使電刷在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)晃動(dòng)，與集電環(huán)接觸不穩(wěn)定，甚至使電刷“啃邊”。以上兩種情況都能夠使集電環(huán)過(guò)熱，還有可能使電刷與劇握側(cè)壁產(chǎn)生電流通路，出現(xiàn)電刷附焊。

解決的辦法：選擇恰當(dāng)結(jié)構(gòu)的電刷型式，清理刷握內(nèi)表面與電刷外表面，使兩者配合良好。具體要求是：電刷的結(jié)構(gòu)型式與刷握*，清理刷握內(nèi)表面光滑平整無(wú)毛刺，其粗糙度小于3．0～3．2um；電刷外表面研磨光滑，并使電刷與刷握之間的寬度間隙為0.1～ 0.4mm之間，厚度間隙為0.05～0.3Omm之間。

一般使每塊電刷的載流量不超過(guò)80A。

校核電機(jī)與其拖動(dòng)的機(jī)電設(shè)備的水平，調(diào)整好間隙。一般要求電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)的間隙不超過(guò)軸徑的2% 。

對(duì)橢圓度超差的集電環(huán)進(jìn)行削磨．使各環(huán)直徑之差不超過(guò)外徑的1%，不圓度小于0．06mm；對(duì)徑向偏擺超限的集電環(huán)進(jìn)行修復(fù)，使集電環(huán)工作面的偏擺不超過(guò)O．03mm。

3.維護(hù)方面

及時(shí)清掃

及時(shí)清掃集電環(huán)表面與刷握內(nèi)的碳粉；用干凈的白布蘸汽油擦集電環(huán)表面，使其保持潔凈光亮。防護(hù)罩上的灰塵，應(yīng)及時(shí)清掃，可增加防護(hù)罩上的散熱孔，或用8號(hào)鐵絲另編防護(hù)罩取代原來(lái)的防護(hù)罩，以改善通風(fēng)散熱的條件。此外，還要注意消除污染源。

及時(shí)更換電刷

當(dāng)電刷磨去整個(gè)高度的三分之二時(shí)就要及時(shí)更換。更換電刷時(shí)要注意：① 新電刷要與原來(lái)使用的電刷型號(hào)相同；

② 每次更換電刷的數(shù)目不宜過(guò)多．否則困新電刷的有效接觸面積減少，會(huì)使電流密度增大過(guò)多，一般要求每相上更換的電刷不超過(guò)該相電刷總數(shù)的1/4；

③ 新電刷要磨合工作面，磨合時(shí)可把0號(hào)砂布條包繞在集電環(huán)上，再裝上新電刷，然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子使集電環(huán)上的砂布條旋轉(zhuǎn)，摩擦電刷的工作面，使其與集電環(huán)有3/4的接觸面。

及時(shí)維修集電環(huán)

及時(shí)維修集電環(huán)。在維修時(shí)，要視集電環(huán)損蝕的程度采取相應(yīng)的方法。如果集電環(huán)是灼傷痕深度小于1mm、損傷面積在20%下的輕度損蝕，則可先用細(xì)銼與油石打磨，然后用0號(hào)拋光砂布清除毛刺與麻點(diǎn)，zui后用白布蘸少許機(jī)油對(duì)集電環(huán)表面精拋光。如果集電環(huán)的灼傷痕深度超過(guò)1mm、損傷面積超過(guò)20%，則應(yīng)對(duì)集電環(huán)進(jìn)行車磨，其中對(duì)容量不大的電機(jī)，可拆卸轉(zhuǎn)子上車床進(jìn)行車削；對(duì)于容量較大的電機(jī)，轉(zhuǎn)子拆裝困難，可在軸伸端加裝一小輪盤（或直接利用負(fù)載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)），然后用一臺(tái)小電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，再用銼刀、油石進(jìn)行較大強(qiáng)度銼磨。無(wú)論大小電機(jī)，其集電環(huán)在進(jìn)行車削或銼磨后，再用0號(hào)砂布研磨工作面，然后用砂布背面或粗紙緊貼集電環(huán)表面進(jìn)行拋光，zui后用舊砂布或白布蘸少許機(jī)油對(duì)集電環(huán)表面進(jìn)行精拋光．使維修后的集電環(huán)表面粗糙度在1.2um左右。

電刷     電刷的定義：電刷的定義：GB/T2900.7-1996中5.1電刷brush的定義為：與運(yùn)動(dòng)件作滑動(dòng)接觸而形成電連接的一種導(dǎo)電部件。
     我國(guó)行業(yè)*標(biāo)準(zhǔn)《JB/T4003-2001電機(jī)用電刷》中把電刷分為四大類：1.石墨電刷；2.電化石墨電刷；3.樹脂粘合石墨電刷；4.金屬石墨電刷。
     電刷是用于換向器或滑環(huán)上，作為導(dǎo)入導(dǎo)出電流的滑動(dòng)接觸體。它的導(dǎo)電，導(dǎo)熱以及潤(rùn)滑性能良好， 并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和換向性火花的本能。幾乎所有的直流電機(jī)以及換向式電機(jī)都使用電刷，它是電機(jī)的重要組成部件。廣泛適用于各種交直流發(fā)電機(jī)，同步電動(dòng)機(jī)，電瓶直流電動(dòng)機(jī)，吊車電機(jī)集電環(huán)，各型電焊機(jī)等等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)的種類和使用的工況條件越來(lái)越多樣化，因而需要有各種不同品級(jí)的電刷來(lái)滿足這些要求，故電刷的種類也隨著電機(jī)工業(yè)的發(fā)展而越來(lái)越多。人們?yōu)榱耸褂煤凸芾砩系姆奖?，?duì)眾多的電刷進(jìn)行了分類。目前國(guó)內(nèi)外流行的主要分類方法有： 
     1，按材質(zhì)的軟硬可分為軟質(zhì)電刷，中硬質(zhì)電刷和硬質(zhì)電刷。 
     2，按電刷的使用對(duì)象可分為汽輪發(fā)電機(jī)用電刷，軋鋼電機(jī)用電刷，牽引電機(jī)用電刷，汽車拖拉機(jī)用電刷，電動(dòng)工具用電刷，飛機(jī)電機(jī)用電等。
     3，按 電刷的顏色分為黑色電刷（用純碳石墨材料制成）和有 色電刷（用銅等金屬材料和石墨制成 ） 。
     下面說(shuō)一下電刷的選用：
     1、從直觀來(lái)看，電刷應(yīng)當(dāng)?shù)菇堑皿w、規(guī)格適當(dāng)、結(jié)構(gòu)規(guī)范、導(dǎo)線的截面和長(zhǎng)度符合要求，沒有松動(dòng)、脫落、破損、掉邊、掉角、卡箍等現(xiàn)象。 
     2、從使用來(lái)看，電刷使用性能良好的標(biāo)志主要有以下幾種情況： 
     （1）使用壽命長(zhǎng)并且不磨損換向器或集電環(huán)，不使換向器出現(xiàn)劃痕、不平、燒蝕、拉絲等。 
     （2）具有良好的換向和集流性能，使火花抑制在允許的范圍內(nèi)，并且能量損耗小。 
     （3）電刷運(yùn)行時(shí)，不過(guò)熱，噪音小，不破損，刷辮不變色，不燒蝕。 
     （4）運(yùn)行過(guò)程中，能夠在換向器或集電環(huán)表面較快地形成一層均勻、適度和穩(wěn)定的氧化薄膜。 
     3、通過(guò)儀器對(duì)電刷進(jìn)行檢測(cè)。從技術(shù)層面看，電刷應(yīng)當(dāng)符合國(guó)家部頒標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)儀器可對(duì)電刷按照《電刷技術(shù)性能表》所要求的性能進(jìn)行檢測(cè)。如電刷的電阻率、洛氏硬度、體積密度、電流密度、接觸電壓降、摩擦系數(shù)、50小時(shí)磨損、允許圓周速度、單位壓力，甚至金屬含量的大小等等。現(xiàn)在我*弄不清的就是這兒。不知這些參數(shù)都是怎么測(cè)得的。有會(huì)的專家給指點(diǎn)一下。并且這些參數(shù)是否為一般電機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)，而對(duì)于電動(dòng)工具電機(jī)電刷來(lái)說(shuō)，又是怎么測(cè)呢？ 
     4、在同一電機(jī)上，應(yīng)選擇使用同一型號(hào)、同一制造廠的電刷。由于不同制造廠生產(chǎn)的電刷性能差別很大，甚至同一制造廠在不同時(shí)間生產(chǎn)的電刷性能也有所差別。因而，針對(duì)同一電機(jī)來(lái)說(shuō)，應(yīng)盡量選擇同一型號(hào)同一制造廠，是同一時(shí)間生產(chǎn)的電刷，以防止由于電刷性能上的差異造成并聯(lián)電刷電流分布的不平衡，影響電機(jī)的正常運(yùn)行。 
     5、對(duì)于個(gè)別換向特別困難的大中型電機(jī)，可選擇采用分辮電刷。目的是以增加電刷內(nèi)短路電流的方式來(lái)改善換向性能。對(duì)于單向旋轉(zhuǎn)換向困難的電機(jī)，可選擇采用組合電刷。即滑入邊選擇使用潤(rùn)滑性能好、成膜能力強(qiáng)的低電阻值石墨基電化石墨電刷，滑出邊選擇使用換向性能好的高電阻率的炭黑基電化石墨電刷。這樣既易形成氧化膜，又對(duì)換向性能起到*的改善作用。在滑出邊也可采用碳纖維復(fù)合電刷，突出利用其滅弧能力強(qiáng)的特點(diǎn)，從而使電機(jī)的運(yùn)行取得*效果。

現(xiàn)在說(shuō)說(shuō)小功率電機(jī)電刷在設(shè)計(jì)時(shí)的選用：
     電刷的選擇對(duì)電動(dòng)機(jī)換向時(shí)抑制火花有重要的作用，應(yīng)按功率、電壓、負(fù)載特性及換向器圓周速度等條件選用。一般常用電化石墨電刷，因其電阻系數(shù)和接觸電壓較高，對(duì)抑制火花有利。但對(duì)于低壓電動(dòng)機(jī)而言，過(guò)大的接觸電壓使它在總電壓降落中所占比例太大，因此采用金屬石墨電刷。
     1．電刷的寬度。
     電刷所覆蓋的換向片數(shù)至少應(yīng)保證能與m重繞組的支路相聯(lián)，即電刷寬度bb應(yīng)滿足下式：
     bb＞mt 0 m----繞組的重?cái)?shù)。
     2．電刷的長(zhǎng)度
     電刷的電流密度可查相應(yīng)的電刷規(guī)范。電刷長(zhǎng)度lb.
     Lb=2I/pbbJb
     式中Jb----電刷電流密度，一般取12A/cm2.
     如果電流很大，且lb. ＞＞bb，則應(yīng)增加刷桿上的電刷并聯(lián)數(shù)，使每只電刷的面積不致太大，使接觸更為可靠。
     3．電刷與刷架的配合。
     電刷裝入刷架后，應(yīng)以電刷能夠上下自由移動(dòng)為宜，只有這樣，才能確保電刷在彈簧的壓力下隨著不斷的磨損，而與整流子或集電環(huán)持續(xù)保持緊密接觸。因此，電刷的四個(gè)側(cè)面與刷架內(nèi)壁之間必須留有一定的間隙。實(shí)踐證明，這個(gè)間隙一般在0.1~0.3毫米之間。既不宜過(guò)大，也不宜過(guò)小。間隙過(guò)小，可能造成電刷卡在刷架中，彈簧無(wú)法壓緊電刷，電機(jī)工作失去意義；間隙過(guò)大，電刷則會(huì)在架內(nèi)產(chǎn)生擺動(dòng)，不僅出現(xiàn)噪音，更重要的是出現(xiàn)火花，對(duì)整流子或集電環(huán)產(chǎn)生破壞性影響。
     4．刷架的下端邊緣距整流子或集電環(huán)表面的距離應(yīng)保持在2~4毫米范圍內(nèi)。其距離過(guò)小，刷架易擦損整流子或集電環(huán)；過(guò)大，電刷易顛動(dòng)而造成損壞。
     電刷是電機(jī)（除鼠籠式電動(dòng)機(jī)外）傳導(dǎo)電流的滑動(dòng)接觸體。在直流電機(jī)中，它還擔(dān)負(fù)著對(duì)電樞繞組中感應(yīng)的交變電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)行換向（整流）的任務(wù)。實(shí)踐證明：電機(jī)運(yùn)行的可靠性，在很大程度上決定于電刷的性能。
     根據(jù)電刷的生產(chǎn)方法，分為兩類。一類是有色電刷，即金屬石墨電刷。一類是黑色電刷。有色電刷中，含有色金屬，主要是銅粉、銀粉、其次是鉛粉、錫粉、氧化鉛粉等，余量為鱗片石墨粉。各種金屬粉末含量多少隨電刷的技術(shù)要求而定。當(dāng)金屬含量達(dá)到!"#以上時(shí)，可不加粘結(jié)劑，將粉末混勻后直接壓制成型。否則要加入粘結(jié)劑（煤瀝青、煤焦油或樹脂等）。黑色電刷選用石油焦、瀝青焦、炭黑、木炭以及天然石墨粉等，加入部分粘結(jié)劑（如煤瀝青、煤焦油和人造樹脂等）制造的。采用樹脂粘結(jié)劑經(jīng)固化制造的電刷為高電阻電刷，而焙燒后的產(chǎn)品稱炭刷和石墨刷（以天然石墨為主要原料）經(jīng)石墨化后的產(chǎn)品稱電化石墨刷
     制造電刷所使用的原料分三類，一是金屬粉末；二是炭和石墨粉末；三是粘結(jié)劑。由于電機(jī)的使用工況條件不同，所以電刷的種類繁多。不同牌號(hào)的電刷，其技術(shù)性能上有較大的差異。所以需要在配方和工藝中進(jìn)行調(diào)整。配方組成包括：!）選用不同的原料和所占比例；"）干粉的粒度組成；#）粘結(jié)劑的種類、性質(zhì)和所占比例。制造電刷所使用的原料較多，它們具有不同的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性能，將這些不同性質(zhì)的原料按一定比例配合混勻，則得到與單一原始原料性能*不同的綜合效果。干粉粒度組成，影響它的堆積密度，由于顆粒間的相互搭接的差異，產(chǎn)生不同程度的孔隙（氣孔）。顆粒越細(xì)，表面積也越大，需粘結(jié)劑多。顆粒的長(zhǎng)寬比不同，成型后電刷具有各向異性。煤瀝青、煤焦油粘結(jié)劑的組成十分復(fù)雜，它的生產(chǎn)方法、技術(shù)指標(biāo)以及加入量的多少，均直接影響產(chǎn)品的zui終性能。到目前為止，還不能根據(jù)電刷性能要求，采用理論計(jì)算的方法，設(shè)計(jì)產(chǎn)品配方。一般是根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)際試驗(yàn)相結(jié)合的方法確定。