受电弓滑板滑动电接触磨损特性的实验研究

摘要

为了研究受电弓滑板和接触导线的摩擦磨损性能,研制了一台高性能滑动电接触磨耗试验机。其可以实现导线和滑板的均匀磨耗,可在一定范围内实现电流、载荷、速度等的单、多因素控制,实现对接触导线与滑板摩擦系数、滑板往复移动次数、接触导线与滑板磨耗量等的实时在线测量和数据储存,同时设计了基于LabVIEW的监测界面和数据处理系统。通过正交实验法设计实验方案,研究了接触压力、滑动速度、加载电流对浸铜碳滑板磨耗率的影响程度,根据正交试验的方差分析得出电流因素的影响程度最大。以铜基粉末冶金滑板铜锡导线为摩擦副,通过引入两个相对稳定系数对实验结果进行分析,得出了滑板的载流摩擦磨损特性与接触压力、滑动速度和接触电流之间的变化规律。在滑动速度恒定的条件下,增大接触压力,在使摩擦系数增大的同时,却改善了滑板的受流质量和摩擦副的摩擦稳定性,从而使磨耗率呈现先减小后增大的“U”字形变化规律,磨耗率最小时对应的接触压力阈值随接触电流的增大而增大。在接触压力恒定条件下,摩擦副的摩擦系数随滑动速度的增加不断减小,但其摩擦稳定性及受流质量却不断恶化,磨耗率随滑动速度的增加而减小,随接触电流的增加而增大。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 弓网系统滑动电接触磨损特性研究的意义

1.2 国内外滑动电接触磨损特性研究概况

1.2.1 国内外高速铁路发展状况

1.2.2 国内外载流摩擦磨损研究概况

1.3 论文的主要工作

2 电气化铁路弓网滑动电接触理论概述

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 电接触学科的形成与发展

2.2 弓网系统介绍

2.2.1 电力机车与接触网

2.2.2 受电弓滑板简述

2.2.3 滑板的工作条件及基本要求

2.2.4 滑板的分类及性能特点

2.3 接触导线和滑板滑动电接触原理

2.3.1 电流的传导方式

2.4 接触电阻

2.4.1 接触电阻的本质

2.4.2 弓网系统的接触电阻

2.5 滑动电接触表面的温升

2.5.1 弓网系统电接触稳态热效应

2.6 机械和强电流综合作用下的摩擦磨损

2.7 本章小结

3 高性能滑动电接触磨耗试验机的研制

3.1 载流摩擦磨损试验机现状

3.2 试验机机械部分设计

3.3 试验机控制电路设计

3.3.1 变频器的选择及其控制电路设计

3.3.2 大电流发生器的选择及其控制电路设计

3.3.3 控制箱设计

3.4 实验机下位机检测系统设计

3.4.1 接触导线与滑板的磨耗量检测

3.4.2 摩擦系数的实时测量

3.4.3 滑板往复次数的检测

3.4.4 接触电流的检测

3.4.5 接触温度的测量

3.4.6 主程序设计

3.4.7 信号处理过程的抗干扰措施

3.5 上位机软件设计

3.5.1 虚拟仪器概述

3.5.2 上位机显示界面设计

3.6 本章小结

4 实验材料与实验方案

4.1 实验材料介绍

4.2 实验方案

5 实验结果与实验分析

5.1 影响浸金属碳滑板磨耗率的因素比较

5.2 强电流对滑动电接触摩擦磨损的影响

5.3 铜基粉末冶金滑板摩擦磨损性能的研究

5.3.1 接触压力对摩擦磨损性能和载流性能的影响

5.3.2 滑动速度对摩擦磨损性能和载流性能的影响

5.4 本章小结

结论

参考文献

附录A 下位机电路图

附录B 上位机监测界面后面板程序框图

作者简历

学位论文数据集