[发明专利]一种用于模拟水轮机碳刷-集电环载流摩擦磨损的试验机

说明书

一种用于模拟水轮机碳刷‑集电环载流摩擦磨损的试验机，包括机架，机架顶端安装有立式电机，立式电机输出端与主轴连接，主轴底端安装在轴承支架上；所述主轴上同轴设置有集电环，所述集电环包括集电环轴套，集电环轴套安装在主轴上，集电环轴套外间隔布置有多个集电环环体，端面碳刷与集电环环体的端面接触并形成回路，侧面碳刷与另外的集电环环体的侧面接触并形成回路。本发明提供的一种用于模拟水轮机碳刷‑集电环载流摩擦磨损的试验机，能够模拟实际机器的摆动情况，对电刷的选择、改良设计和预测摩擦副的使用寿命具有重要参考价值。

技术领域

本发明涉及机械类摩擦磨损实验装置，尤其是一种用于模拟水轮机碳刷-集电环载流摩擦磨损的试验机。

背景技术

水轮发电机电刷装置，是将发电机励磁电流引入转子励磁绕组的重要部件。电刷装置主要由电刷、导电环、固定架及绝缘件等主要部件组成。电刷固定在导电环上，与发电机转动部件集电环接触，将发电机的励磁电流引入发电机励磁绕组中，为发电机提供持续的励磁电流。机组运转时，电刷与集电环之间相互接触摩擦，实现电流传输的同时也产生磨损。电刷磨损产生石墨小颗粒，污染机组，损害工作人员健康，造成绝缘件性能下降甚至丧失，危及整个机组的安全运行。集电环磨损使其表面出现蚀坑或磨痕，加剧电刷磨损的同时增加电刷与集电环之间的接触电阻，造成电刷过热甚至跳火。目前,大型水轮机集电环-电刷摩擦副磨损严重，部分电刷2-3个月就需更换一次，集电环在大修期间甚至需要返回原厂重新修圆打磨。增加运行维护成本的同时，也给整个机组的安全运行带来巨大隐患。集电环-电刷摩擦副的过度磨损以及因为磨损不均所造成的电刷过热和跳火甚至环火问题是包括葛洲坝电厂在内所有的大小型水轮发电机目前所面临的急需解决的问题之一，也一直是工程界和学术界所关注的焦点。

目前，有关载流摩擦研究背景多基于电网供电与第三方轨道，载流摩擦试验机也是适用于特定的研究领域。而基于水轮机碳刷-集电环为背景的系统性研究非常少，并且缺乏能够直接使用的试验机。为了检测水轮机中碳刷-集电环摩擦副摩擦磨损的具体情况和找出摩擦副过度磨损以及磨损不均的原因，就必须用相应的载流摩擦磨损试验机进行一系列实验来研究，所以设计一台适用于碳刷-集电环载流摩擦磨损试验的试验机是非常有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供解决当前对于水轮机碳刷-集电环载流摩擦磨损研究的不足，并且创新性地提出了一种能实现端面和侧面两种供电方式的载流摩擦磨损模拟试验机，可以模拟各类水轮机上电刷和集电环接触及摩擦方式。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于模拟水轮机碳刷-集电环载流摩擦磨损的试验机，包括机架，机架顶端安装有立式电机，立式电机输出端与主轴连接，主轴底端安装在轴承支架上；所述主轴上同轴设置有集电环，所述集电环包括集电环轴套，集电环轴套安装在主轴上，集电环轴套外间隔布置有多个集电环环体，端面碳刷与集电环环体的端面接触并单独形成回路，侧面碳刷与另外的集电环环体的侧面接触并单独形成回路。

所述立式电机输出端与主轴之间连接有扭矩仪，扭矩仪通过扭矩仪固定板和支撑架与机架连接。

所述集电环环体为四组，四组集电环环体与集电环轴套形成过盈配合；且最上端和最下端的两组集电环环体通过细导电杆连接，中间的两组集电环环体通过粗导电杆连接。

所述最上端和最下端的两组集电环环体的端面与端面碳刷接触并形成回路；中间的两组集电环环体的侧面与侧面碳刷接触并形成回路。

所述端面碳刷通过螺栓和螺母固定在端面碳刷固定板上；侧面碳刷通过螺栓和螺母固定在侧面碳刷固定板上。

所述中间的两组集电环环体相背一侧设有绝缘圆板。

所述集电环环体与集电环轴套之间的接触面以及集电环轴套与主轴之间的接触面、均刷有一层绝缘涂层。

所述细导电杆与中间的两组集电环环体的接触面上涂有绝缘涂层。