基于滑动电接触实验机的摩擦副摩擦磨损特性研究

摘要

电力机车通过滑板与接触网导线的滑动接触为其提供动力能源。接触网导线和受电弓滑板构成了一对摩擦副,电力机车能否可靠地运行,关键在于能否在接触网获取稳定的电流。影响弓网系统摩擦磨损的因素主要有:接触压力、温度、接触电流、电力机车的运行速度等。他们的改变会使摩擦系数、滑板磨耗率和接触电阻呈现不同的变化规律。本文以电气化铁路为研究背景,将受电弓滑板设为主要研究对象,对滑动电接触摩擦磨损特性展开了深入的研究。利用自行研制的滑动电接触实验机,通过浸铜碳滑板与铜锡导线的对磨实验,对浸铜碳滑板的摩擦磨损特性进行了实验研究。得出以下结论:随着接触压力的增大,摩擦系数呈现出增大的趋势;滑板磨耗率呈现出先减小后增大的变化规律,存在一个压应力阈值使得滑板磨耗率保持在较低的水平;接触电阻呈现减小的趋势,且接触电阻的变化率逐渐变小。不同接触电流条件下,摩擦系数、滑板磨耗率及接触电阻随接触压力变化的程度不同。无电流条件下,摩擦系数随温度的增加先增大后减小;加载电流后,摩擦系数随温度的增加而减小。在有无电流两种条件下,滑板磨损量均随温度的增大而增大。随着滑动速度的增加摩擦系数逐渐减小,滑板磨耗率逐渐增大。随着接触电流的增大,摩擦系数总体呈现减小的趋势,滑板磨耗率以及接触电阻均呈现增大的趋势。通过对弓网系统摩擦副摩擦磨损的研究,总结出了在不同接触条件(接触压力、接触温度、滑动速度、接触电流等)下,摩擦系数、滑板磨耗率以及接触电阻的变化规律,有助于清醒的认识弓网系统需要解决的问题,并寻求解决问题的方法,从而为下一步的研究打好基础,进而解决工程实际问题。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题背景及其研究意义

1.2 滑动电接触的研究现状

1.2.1 国外研究概况

1.2.2 国内研究概况

1.3 论文的主要工作

2 电接触理论及弓网系统

2.1 电接触理论概述

2.1.1 电接触的基本概念

2.1.2 电接触理论的研究目的和意义

2.1.3 电接触理论的形成与发展

2.1.4 电接触理论的研究内容

2.2 滑动电接触理论

2.2.1 滑动电接触

2.2.2 滑动电接触的磨损

2.3 弓网系统概述

2.3.1 受电弓滑板及接触网导线

2.3.2 受电弓滑板概述

2.3.3 高速受电弓滑板的特点

2.4 受电弓滑板和接触网导线滑动电接触的受力分析

2.4.1 静态接触压力

2.4.2 动态接触压力

2.5 弓网系统电流的传导方式

2.6 强电流下弓网系统滑动电接触的影响因素

3 实验设备及实验条件

3.1 实验设备

3.2 实验材料

3.3 实验条件

4 实验机电气部分

4.1 驱动电机的选择

4.2 变频器的选择

4.3 变频器控制电路

4.4 接触电流和接触电压的测量

5 摩擦磨损特性的实验研究

5.1 摩擦系数

5.1.1 接触压力对摩擦系数的影响

5.1.2 温度对摩擦系数的影响

5.1.3 滑动速度对摩擦系数的影响

5.1.4 接触电流对摩擦系数的影响

5.2 滑板磨耗分析

5.2.1 接触压力对滑板磨耗的影响

5.2.2 温度对滑板磨损量的影响

5.2.3 滑动速度对滑板磨耗的影响

5.2.4 接触电流对滑板磨耗的影响

5.2.5 电弧及其对滑板磨耗的影响

5.3 接触电阻

5.3.1 接触电阻的本质

5.3.2 弓网系统接触电阻分析

5.3.3 接触压力对接触电阻的影响

5.3.4 接触电流对接触电阻的影响

6 摩擦磨损特性理论分析

6.1 摩擦副接触表面温升的理论分析

6.2 机械和强电流综合作用下的摩擦磨损

结论

参考文献

作者简历

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