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刚性接触网布置方式与受电弓磨耗分析
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3秒自动关闭窗口滑板倾角对弓网系统碳滑板/铜接触线滑动摩擦磨损性能影响--《西南交通大学》2011年硕士论文
滑板倾角对弓网系统碳滑板/铜接触线滑动摩擦磨损性能影响
【摘要】：随着我国高速铁路快速发展,我国的铁路运输能力得到了快速扩充,技术装备水平得到了快速提高,对我国国民经济发展起到了积极作用。在高速电气化铁路运输中,弓网系统是高速列车获得动力的关键部件。弓网系统的工作性能及使用寿命,直接影响高速列车正常运行。在弓网系统中,离线电弧放电是造成受电弓滑板和接触网导线异常磨损的重要原因。因此,系统地对受电弓滑板/接触线间摩擦磨损性能机理研究,找出抑制电弧放电的方法,对弓网系统使用寿命的提高具有积极的意义。
本试验是在环-块式高速摩擦磨损试验机上进行的。分析研究了在试验盘滑动线速度v=160km/h,加载电流I=100A时,不同碳滑板倾角和法向力对纯碳滑板摩擦磨损性能以及受电弓碳滑板与接触网铜导线离线电弧特性的影响。通过对试验数据的统计分析,得到如下结论：
(1)当法向力不变时,纯碳滑板摩擦表面的磨损量随碳滑板倾角增大而减小,摩擦副的摩擦系数、温度、离线电弧能量也随着碳滑板倾角的增大而减小。当碳滑板倾角不改变时,随着法向力的增大,纯碳滑板摩擦表面的磨损量随法向力增大而减小,同时摩擦副的摩擦系数、温度、离线电弧能量随着法向力的增大而减小。
(2)试验盘平均每转离线电弧放电能量与纯碳滑板磨损率总体呈现线性变化趋势。纯碳滑板磨损率随试验盘平均每转离线电弧放电能量的增大而增大。离线电弧放电对纯碳滑板磨损表面有电弧烧蚀的影响,出现了因电弧烧蚀形成的烧蚀坑、烧蚀麻点和侵蚀流线。
(3)当滑板有倾斜角时,在弓网电滑动摩擦过程中会出现受电弓与接触线分离的状态,且滑板倾角越大,分离的时间就越长,这种现象影响列车受流质量和运行平稳性。因此,实际弓网系统中要避免滑板倾斜角过大,滑板倾角应小于2°。
(4)使用光学显微镜(OM)和环境扫描电子显微镜(SEM)观察纯碳滑板表面烧蚀的微观形貌。同时对烧蚀表面用能谱仪(EDX)做能谱分析,在烧蚀磨损区域发现了氧和铜元素。这些证明在有电弧放电的载流摩擦磨损过程中,有氧化和材料转移现象发生。电弧放电能量越大,碳滑板表面的烧蚀越严重。
【关键词】：
【学位授予单位】：西南交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：U264.34【目录】：
摘要6-8Abstract8-12第一章 绪论12-29 1.1 中国高速铁路建设的发展12-15 1.2 弓网系统概述15-21
1.2.1 弓网系统简介15-16
1.2.2 接触线的发展现状16-18
1.2.3 受电弓滑板的发展现状18-21 1.3 载流摩擦学概述21-26
1.3.1 摩擦磨损理论21-22
1.3.2 载流摩擦磨损试验装置的分类22-23
1.3.3 载流摩擦学的研究现状23-26 1.4 课题研究的意义及内容26-29
1.4.1 课题研究的意义26-27
1.4.2 课题研究的主要内容27-29第二章 试验简介29-38 2.1 试验装置29-31 2.2 试验材料的选择及制备31-32 2.3 微观分析方法32 2.4 试验参数及试验步骤32-34
2.4.1 试验参数32-33
2.4.2 试验步骤33-34 2.5 数据的采集及计算34-38
2.5.1 磨损量及磨损率的测量计算34
2.5.2 电弧能量的采集及数据处理34-37
2.5.3 摩擦系数的计算37-38第三章 滑板倾角对碳滑板摩擦磨损性能38-50 3.1 试验参数38 3.2 结果及分析38-46
3.2.1 磨损量及磨损率的变化39-41
3.2.2 摩擦系数的变化41-42
3.2.3 摩擦副表面温度的变化42-43
3.2.4 电弧放电功率和放电时间的变化43-45
3.2.5 电弧能量的变化45-46 3.3 电弧电压和电弧电流的波形46-49 3.4 本章小结49-50第四章 法向力对碳滑板摩擦磨损性能50-59 4.1 试验参数50 4.2 结果及分析50-57
4.2.1 磨损量及磨损率的变化51-53
4.2.2 摩擦系数的变化53-54
4.2.3 摩擦副表面温度的变化54-55
4.2.4 电弧放电功率和放电时间的变化55-56
4.2.5 电弧能量的变化56-57 4.3 本章小结57-59第五章 电弧放电对受电弓滑板磨损形貌的影响59-68 5.1 电弧放电对受电弓滑板磨损的宏观形貌对比59-60 5.2 电弧放电对受电弓滑板磨损的微观形貌分析60-65 5.3 电弧放电对受电弓滑板磨损率的影响65-66 5.4 本章小结66-68结论68-69致谢69-70参考文献70-74攻读硕士学位期间发表的论文74
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1引言受电弓滑板是电力机车重要的电能传输元件[1],随着列车运行速度的加快,滑板与导线接触产生的热量也急剧增加,其中包括与导线摩擦产生的摩擦热,传输电能引起的电阻生热,以及离线引起的电弧热等[2,3],这些热量可能使受电弓滑板表面温度过高。在温度高于300℃的有氧环境中,层状结构受电弓复合材料受电弓滑板中的有机组分开始发生氧化裂解[4],从而导致滑板性能降低,寿命减少。因此,为了避免出现有机物的高温裂解所导致的滑板性能下降,考虑对试样预先进行炭化处理以提高滑板的耐温性[5]。本文在以酚醛树脂为基体,碳纤维为增强体,石墨为润滑组分,铜网和铜纤维为导电组分,硅灰石纤维为耐磨组分制备层状结构受电弓滑板的基础上,研究了炭化温度对滑板物理性能、耐温性、导电性、抗冲击性和耐磨性能的影响。2实验2.1实验配方层状结构受电弓滑板的实验配方如表1所示。表1层状结构受电弓滑板的实验配方Table 1Chemical compositions of ...&
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