【摘 要】
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该文采用纯碳、浸金属碳、铝包覆纯碳、铝包覆浸金属碳以及铜基粉末冶金等滑板材料,在不同接触压力、滑动速度、受流电流及导线表面不平度的参数下,进行了受流磨损性能的宏观
【出 处】
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铁道科学研究院 中国铁道科学研究院
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该文采用纯碳、浸金属碳、铝包覆纯碳、铝包覆浸金属碳以及铜基粉末冶金等滑板材料,在不同接触压力、滑动速度、受流电流及导线表面不平度的参数下,进行了受流磨损性能的宏观试验;并采用扫描电子显微镜、EDAX和AES等先进手段对磨损表面进行了观察与分析;同时尝试采用有限元法,对受流摩擦中各种热源(摩擦热、接触电阻热、电弧热以及材料体电阻热)对滑板体温升的影响以及受流摩擦中滑板材料接触点的瞬态温升进行了分析计算.研究结果表明,在200A受流条件下,浸金属碳滑板材料的磨损量最小,磨损形式主要为低应力磨粒磨损;纯碳滑板材料磨损量较大,为近表层氧化作用下的磨粒磨损,伴有大面积的片状微小剥落坑;而铜基粉末冶金滑板材料的磨损最为严重,产生了异常磨损,其表面磨损形式为磨粒磨损+严重熔融粘着磨损.采用有限元法计算与实际测温试验相结合的分析方法,证明影响滑板体温升的主要热源为电弧热、接触电阻热以及摩擦热,而体电阻热可以忽略不计.各种热源对不同滑板材料体温升的影响有显著差别.由摩擦热所引起的不同滑板材料的体温升基本相同.根据有限元法对各种滑板材料受流摩擦中接触点瞬态温升的分析计算,试验条件下,碳系滑板材料近表层最高温升已超过由TGA和DTA试验得到的碳材料的氧化温度600℃,造成纯碳材料近表面层出现氧化现象,加剧了表面的磨粒磨损;浸金属碳材料比较致密,因而氧化现象相对较轻.在试验条件下,针对不同滑板离线放电时通过电弧电荷量Q的计算,定性分析了电弧对各种滑板材料侵蚀量的影响.分析表明,金属滑板材料的Q值及γ值比碳系材料高,所以铜基粉末冶金滑板材料以及包覆铝合金材料的电弧侵蚀量较高.同样条件下碳系材料的电弧侵蚀量较小,因而碳系材料具有更好的耐电弧侵蚀性能.根据试验研究结果,采用综合性能较高、价格合理的铝包覆浸金属碳整体结构滑板进行装车试验,在铜导线区段滑板使用寿命可以达到8万机车公里以上,而在钢铝导线区段使用寿命可以达到4万机车公里以上,使用效果比较理想.
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