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碳刷磨损试验及机理研究

宋曼  
【摘要】:碳刷是由铜和石墨为主要组分制成的一种铜/石墨复合材料,由于具有良好的导电性和耐磨性在诸多需要导电且耐磨的领域得到了极大的应用,结合碳刷的实际工作环境,本文研究了某一特定组分的碳刷在特定速度、水介质和不同载荷等工作环境下的磨损特性及机理。第一,结合碳刷的结构特点对复合材料的磨损特性做出了理论分析,描述了摩擦副接触面的微观接触情况,预测了复合材料的磨损率与载荷的关系、材料的表面磨损情况和磨损机理,指出:载荷越大磨损率越大,但是两者并非线性关系;材料的表面磨损是不均匀的,与运动形式和载荷等有关;磨损过程中存在有粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损的综合作用;第二,简要阐述了自行研制的碳刷磨损试验机总体方案及加载原理,针对试样浸水后增重并膨胀的特点确定了线磨损量的测量方法,并采用自制碳刷磨损试验机将试样分为低载荷、中载荷和高载荷三组进行磨损试验,分别对试样表面五个点的线磨损量进行测量,得出试样表面在一系列选定时刻的线磨损量;对实验过程中可能出现的误差进行分析,确定使用t检验准则对数据进行处理,得出线磨损量-时间、磨损率-时间、线磨损量-载荷以及表面形状等各种变化曲线及结果;第三,综合上述理论分析和试验分析结果,结合具体试验条件,并运用工具显微镜对多种试验条件下的不同组分的碳刷试样磨损后的表面进行观察分析,首先从试验的加载方式和试样运动方式两个方面对载荷的影响进行综合分析,验证了理论分析的结论;然后论述并验证了磨损过程中的石墨润滑膜的存在;最后对碳刷磨损试验进程中不同磨损阶段的磨损机理进行了总结。最后,总结了本文的研究内容及结论,结合研究过程中出现的问题对后续工作进行了展望。


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