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低硬度尘土颗粒机械性能对电接触可靠性影响的研究

施夏峰  
【摘要】: 尘土颗粒一直是影响电接触失效的重要因素。在电接触中,尘土颗粒对电触点的磨损和腐蚀等会造成重大影响。 大气中莫氏硬度较低的尘土主要包括云母和方解石,本文以小颗粒(100μm以下)的云母和方解石为研究对象,通过研究设计实验,给出了对尘土颗粒的定位标定和分析方法。经过静态和动态接触电阻实验两个部分的研究,分析了云母和方解石颗粒自身的机械性能在相应外界条件下对接触性能的影响状况,得到了影响电接触性能的尘土颗粒机械物理参数的指标范围以及相应条件的载荷条件。 静态接触电阻实验部分首先通过特定的实验方法,研究云母和方解石单颗粒在受载荷情况下的破坏形式,给出理论分析和原因,并得到了方解石和云母颗粒的抗压强度值。该部分分析是为了后续颗粒尺寸和破碎物覆盖面积以及破碎物辐射面积的相应关系的研究做好准备,并为后续动态实验的分析奠定基础。本论文研究了单颗粒和颗粒簇两种情况下接触载荷、颗粒尺寸、颗粒破碎后的辐射面积等关系,得出颗粒破碎及其尺寸对接触电阻的影响,并给合适的接触载荷值。 动态接触电阻实验部分首先测定无尘条件下接触对的接触性能。之后,进行颗粒进入接触区域的微动实验,实验内容包括相同载荷下颗粒尺寸不同的动态接触电阻实验和相同颗粒下外加载荷不同的动态实验。通过将各组实验结果和无尘时实验结果进行比较分析,得到了尘土颗粒的尺寸和接触载荷两种因素对于触点接触性能的影响的结果,进一步给出了理论依据。通过荧光X射线测厚仪、扫描电子显微镜和能谱仪,比较了接触区在无尘状态和有尘土颗粒存在的情况下,微动前后触头和样片的磨损状况,得出了短周期情况微动时,存在尘土条件下,颗粒对磨损性能的有关影响。 本论文以低硬度尘土颗粒的尺寸特性、破碎形式为切入点,以低硬度尘土颗粒的尺寸、抗压强度结合实际接触载荷作为评价指标,最终给出了静态接触时,单颗粒方解石和云母破碎形式及其规律,并得到了引起失效的颗粒簇尺寸范围以及可降低失效发生的载荷范围。同时,得出了在短周期微动接触条件下存在方解石和云母时的接触性能曲线以及影响因素,给出了接触载荷和颗粒尺寸对曲线的影响规律及其分析。


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