Графитовые вставки различных конфигураций и применений производим!

Графитовые вставки — это чаще токосъёмные элементы, обеспечивающие передачу электрического тока при скользящем контакте между подвижной и неподвижной частями электрооборудования. Применяются в токоприёмниках электротранспорта (троллейбусов, трамваев, электровозов), грузоподъёмных кранов, электродвигателей и другого промышленного оборудования.

Выбор графита в качестве материала для контактных вставок обусловлен сочетанием нескольких свойств: достаточной электропроводности для передачи рабочих токов, низкого коэффициента трения (антифрикционность), химической инертности и способности работать при нагреве без применения внешней смазки. При этом графит изнашивается сам, защищая более дорогостоящий контактный провод от преждевременного износа.

Свойства графита для токосъёмных элементов

Графит — аллотропная модификация углерода со слоистой кристаллической структурой. Слои атомов углерода связаны внутри плоскости прочными ковалентными связями, а между собой — слабыми силами Ван-дер-Ваальса. Эта структура определяет ключевые эксплуатационные характеристики материала.

Электропроводность графита обеспечивается свободными электронами в базисных плоскостях кристаллической решётки. Удельное электрическое сопротивление технического графита составляет от 8 до 60 мкОм·м в зависимости от марки и направления измерения. Для сравнения: удельное сопротивление меди — около 0,017 мкОм·м. Графит проводит ток хуже меди, но его применение оправдано другими свойствами.

Антифрикционные свойства графита связаны со способностью слоёв кристаллической решётки легко скользить друг относительно друга. При трении графит образует тонкую плёнку на контактной поверхности, снижая коэффициент трения и износ сопряжённых деталей. Углеродные вставки снижают удельный износ медного контактного провода в 3–4 раза по сравнению с медными накладками.

Термическая стойкость графита позволяет кратковременно выдерживать температуры до 2500°C в инертной среде или вакууме. На воздухе окисление начинается при температурах выше 400–500°C. При токосъёме в точках контакта возможен локальный нагрев, который графит выдерживает без разрушения структуры.

Вставки для пантографов электроподвижного состава

Пантограф (токоприёмник) — устройство на крыше электровоза, электропоезда или трамвая, обеспечивающее электрическое соединение с контактной сетью. Графитовые вставки устанавливаются в полоз пантографа — деталь, непосредственно контактирующую с проводом.

Технические требования к контактным вставкам для железнодорожного транспорта регламентированы ГОСТ 32680-2014 «Токосъемные элементы контактные токоприемников электроподвижного состава. Общие технические условия». Стандарт устанавливает требования к материалам на основе углерода, геометрическим параметрам, механической прочности и электрическим характеристикам.

Конструкции вставок для пантографов отличаются увеличенными габаритами по сравнению с троллейбусными. Полоз пантографа — жёсткий элемент, а надёжность токосъёма обеспечивается увеличенной площадью контактной поверхности. Для магистральных электровозов применяют графит с повышенной механической прочностью, способный работать при высоких скоростях движения (до 160 км/ч и выше) и значительных токовых нагрузках.

Контактная сеть монтируется с небольшим зигзагом относительно оси пути. Это обеспечивает равномерный износ рабочей поверхности вставки по всей ширине. Согласно ГОСТ 32680-2014, вставки должны обеспечивать пробег не менее 60 тыс. км для лёгких токоприёмников (до 1200 А) и не менее 25 тыс. км для тяжёлых (более 1200 А).

Контактные вставки для троллейбусов

Троллейбусные токоприёмники выполнены в виде двух штанг с контактными головками на концах. Каждая штанга направляется контактным проводом и может перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлениях. В головку токоприёмника устанавливается сменная контактная вставка.

Троллейбусные вставки изготавливают из композиционных материалов на основе углеграфита. Профиль рабочей поверхности соответствует форме контактного провода для обеспечения надёжного токосъёма. Самосмазывающие свойства графита обеспечивают минимальный износ контактной сети, которая может эксплуатироваться в течение длительного времени.

Нажатие контактной вставки на провод должно находиться в пределах 140±10 Н. Это обеспечивает надёжный электрический контакт без чрезмерного износа. При обледенении контактной сети применяют медно-графитовые вставки, изготавливаемые прессованием смеси порошков меди и графита. Такие вставки способны механически удалять лёд с провода.

Замена изношенных вставок — штатная операция технического обслуживания троллейбуса. Конструкция головки токоприёмника позволяет выполнять замену без специального инструмента.

Графитовые вставки для грузоподъёмных кранов

Мостовые и козловые краны с электроприводом получают питание от цеховых или крановых троллеев — шинопроводов, закреплённых вдоль пути перемещения крана. Токосъём осуществляется скользящими контактами (токоприёмниками), в которых установлены графитовые вставки.

Применение графитовых контактов на грузоподъёмном оборудовании позволяет передавать электроэнергию к механизмам крана без использования гибких силовых кабелей. Это упрощает конструкцию и повышает надёжность электроснабжения. Краны с троллейным токоподводом работают на напряжениях 380/220 В или 500 В переменного тока согласно ГОСТ 27584-88.

Токосъёмные элементы для кранов должны обеспечивать надёжный контакт при перемещении моста и тележки по всей рабочей зоне. Графитовые вставки устойчивы к работе в условиях промышленной среды: запылённости, перепадов температуры, вибрации.

Вставки для электрододержателей и хватков

Хватки (электрододержатели) — зажимные устройства для фиксации электродов в процессе электродуговой обработки, сварки, наплавки. Через хватки подводится электрический ток к рабочему электроду. Графитовые вставки в контактных зонах хваток решают несколько задач.

Во-первых, графит выдерживает высокие температуры вблизи зоны дуги. Во-вторых, углеродный материал не склонен к схватыванию (сварке) с металлическим электродом при протекании тока. Это обеспечивает быструю замену отработанного электрода без применения усилий для разъединения контакта. В-третьих, при неплотном контакте графит менее склонен к интенсивному искрообразованию по сравнению с металлическими контактами.

Подробнее о графитовых изделиях для промышленного применения — на странице изготовление изделий из графита.

Марки графита для контактных вставок

Для изготовления токосъёмных элементов применяют искусственный графит различных марок. Выбор марки определяется условиями эксплуатации: токовой нагрузкой, скоростью скольжения, требованиями к износостойкости.

Электродный графит марок ЭГ, ЭГ0, ЭГА и другие — базовый материал для производства контактных элементов. Характеризуется хорошей электропроводностью и механической прочностью. Подробная информация о характеристиках — на странице электродный графит.

Электрографитовые материалы (с приставкой ЭГ) получают дополнительной высокотемпературной обработкой (графитацией) при температурах до 2500°C. Это повышает электропроводность и чистоту материала. Марки ЭГ4, ЭГ14, ЭГ74 различаются твёрдостью и областью применения: мягкие ЭГ4 для облегчённых условий, твёрдые ЭГ74 — для работы с повышенными нагрузками.

Меднографитовые материалы (МГ, МГС, МГСО) — композиты из графита и медного порошка. Обладают повышенной электропроводностью по сравнению с чистым графитом. Применяются для зимних вставок троллейбусов, способных работать в условиях обледенения контактной сети.

Формы поставки графитовых вставок

Компания RusskijMetall.ru поставляет графитовые вставки для различных применений: вставки для пантографов электровозов и трамваев (по ГОСТ 32680-2014), контактные вставки для троллейбусных токоприёмников, токосъёмные элементы для мостовых и козловых кранов, вставки для электрододержателей и хватков сварочного оборудования, заготовки из графита для самостоятельного изготовления вставок по чертежам заказчика.

Возможно изготовление вставок нестандартных размеров и конфигураций по техническому заданию. Условия поставки, сроки и объёмы — по запросу.