Крановые электродвигатели серий MTF и MTH с фазным ротором остаются золотым стандартом в грузоподъемной технике благодаря своим высоким пусковым моментам и возможности регулирования скорости. Однако наличие подвижного контакта делает их уязвимыми.
Самым «слабым звеном» таких машин является щеточно-коллекторный узел (узел токосъема). Именно он принимает на себя основные эксплуатационные нагрузки, работая в условиях вибрации, пыли и высоких пусковых токов. В этой статье мы разберем, почему возникает искрение, как правильно подобрать щетки и что делать, если контактные кольца пришли в негодность.
Основные симптомы и последствия неисправностей
Искрение под щетками — это не просто визуальный эффект, а сигнал о начале разрушения узла. Согласно ГОСТ, коммутация оценивается по степени искрения: от «темной» (класс 1), когда искр нет вовсе, до аварийной (класс 3), когда щетки разрушаются.
Если игнорировать начальное искрение (мелкие точечные вспышки), процесс быстро прогрессирует. Основные угрозы:
- Выгорание поверхности колец: появление нагара (патины) увеличивает переходное сопротивление, что вызывает еще больший нагрев.
- Разрушение щеток: перегрев приводит к выкрашиванию материала щетки.
- «Круговой огонь»: самое опасное явление. Это мощная электрическая дуга, которая перекрывает пространство между разнополярными щеткодержателями или замыкает кольца на корпус. Результат — мгновенное короткое замыкание, выход из строя блока резисторов и часто — выгорание обмотки ротора.
Причины возникновения искрения
Все причины можно разделить на две большие группы: механические и электро-эксплуатационные.
Механические причины:
- Биение контактных колец. Возникает из-за деформации вала, износа подшипников или неправильной проточки при ремонте. Щетка начинает «подпрыгивать», разрывая контакт.
- Вибрация двигателя. Передается от неисправной муфты или плохо закрепленной станины крана.
- Заедание щетки. Угольная пыль забивает обойму щеткодержателя, и щетка перестает свободно опускаться по мере износа, «зависая» над кольцом.
Эксплуатационные причины:
- Загрязнение. Масло из подшипниковых щитов, попадая на кольца, образует пленку, которая горит под воздействием дуги.
- Токовая перегрузка. Работа крана в режиме, превышающем паспортный (ПВ%), ведет к перегреву щеток и изменению их структуры.
Подбор электрощеток: М1, МГ или МГС?
Правильный выбор материала щетки — залог долговечности колец. Для крановых двигателей чаще всего используются три марки:
1. М1 (Медно-графитовые).
- Особенности: Содержат большой процент меди, имеют красноватый оттенок.
- Применение: Идеальны для тяжелых режимов работы с высокими токами.
- Нюанс: Они достаточно твердые. При недостаточном давлении пружины они работают как абразив, быстро изнашивая кольца, но сами служат долго.
2. МГ (Мягкие графитовые).
- Особенности: Черные, пачкают руки.
- Применение: Обеспечивают отличную коммутацию и смазку поверхности колец, создавая устойчивую политуру.
- Нюанс: Слишком мягкие для ударных нагрузок, быстро стираются.
3. МГС (Электрографитированные).
- Особенности: Проходят высокотемпературную обработку. Это «золотая середина» между твердостью и коммутационными свойствами.
- Применение: Часто используются в высоковольтных или высокоскоростных двигателях.
Важно: Категорически запрещено устанавливать на один двигатель щетки разных марок. Это приведет к неравномерному распределению тока и быстрому выходу узла из строя.
Тонкая настройка щеткодержателей
Даже идеальная щетка будет искрить, если щеткодержатель настроен неверно.
- Давление пружины. Оно должно быть строго определенным (обычно указывается в паспорте двигателя, в среднем 20–25 кПа).
- Слабое давление: Щетка «дребезжит», возникает дуга, кольца обгорают.
- Сильное давление: Механический износ щетки и локальный перегрев от трения.
- Совет: Проверяйте давление динамометром. Если его нет — по опыту механиков, при поднятии пружины пальцем должно ощущаться упругое, но не чрезмерное сопротивление.
- Зазор. Расстояние между нижней кромкой обоймы щеткодержателя и поверхностью кольца должно составлять 2–4 мм. Если зазор больше, щетку может перекосить и заклинить. Если меньше — при износе щетки или вибрации металлическая обойма начнет тереть по кольцу, нарезая канавки.
Технологии восстановления контактных колец
Если поверхность колец повреждена, простой заменой щеток проблему не решить. Существует два основных метода ремонта:
Шлифовка
Применяется при наличии нагара, легких следов окисления или мелких шероховатостей.
- Как делать: Можно проводить без разборки двигателя. Ротор вращается (от привода или вручную), а к кольцам прижимается шлифовальный брусок или стеклянная шкурка, закрепленная на деревянной колодке.
- Важно: Не используйте наждачную бумагу на тканевой основе или карборунд (наждак). Абразивные зерна могут застрять в металле кольца (шаржирование), что в будущем будет работать как напильник для щеток.
Проточка
Необходима при глубокой выработке (канавках), эллипсности (овальности) колец или сильном биении.
- Как делать: Требуется частичная разборка двигателя или демонтаж ротора для установки в токарный станок.
- Процесс: Резцом снимается минимально возможный слой металла до выравнивания геометрии. После проточки поверхность обязательно шлифуется до зеркального блеска.
- Нормы: После проточки биение колец не должно превышать допустимых значений (обычно до 0,03–0,05 мм для крановых двигателей, в зависимости от габарита). Также по краям колец необходимо снять фаски (1х45°), чтобы избежать сколов щеток.
Заключение
Щеточно-коллекторный узел двигателей MTF/MTH — это индикатор общего состояния электропривода, требующий регулярного внимания. Игнорирование настройки пружин или использование низкосортных расходников неизбежно ведет к дорогостоящему ремонту. Чтобы избежать аварийных простоев, важно не только соблюдать регламент ТО, но и ответственно подходить к закупке комплектующих.
Надежным партнером в этом вопросе выступает производственная компания «Кранэлектро» (г. Екатеринбург), которая изготавливает и поставляет качественное крановое электрооборудование по всей территории России и в страны СНГ. Помните: сочетание проверенных запчастей с регулярной продувкой и чисткой узла гарантирует долгую и бесперебойную службу вашего оборудования.
