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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

卢瑜挺  
【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。


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