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柔性接触条件对载流摩擦磨损特性的影响

赵燕霞  
【摘要】:本文利用HST-100载流摩擦磨损试验机,模拟受电弓滑板和接触导线的服役情况,对C/C复合材料的载流摩擦学特性进行了研究。研究了柔性接触条件下接触压力的波动幅度、频率和速度对该材料的载流摩擦磨损特性的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X衍射仪(XRD)对销试样摩擦表面形貌进行了表征,探讨了不同参数条件下载流摩擦磨损机制。 研究结果表明,接触压力波动幅度对材料载流质量和摩擦磨损性能有显著影响,振幅越大,作用越明显,所以要求机车在运行中弓网间接触压力值的波动范围尽可能小。 随着接触压力频率的增大,摩擦系数和磨损量呈不断增大趋势,载流质量提高。所以在机车运行速度固定的情况下,适当的提高压力频率,即缩小铁路工程接触网跨距,可以提高载流质量。 随着速度的增大,摩擦系数和磨损量都呈增大趋势,低速时,载流效率和载流稳定性受速度的影响不大。当速度大于25m/s时,载流效率随速度的增大急剧降低,载流稳定性随速度的增大急剧降低即受流恶化,载流质量下降。 对材料在电弧能量作用下的微观分析表明:与波动压力相比,固定压力下的磨损表面较平整,随着压力波动幅度的增大,表面变得粗糙,并有大面积的孔洞和烧蚀痕迹出现;在低频率下,摩擦表面较粗糙,随着接触压力频率的增加,摩擦表面沿滑动方向逐渐形成了一层厚的平滑摩擦膜;速度较低时材料摩擦表面有磨粒磨损的痕迹,磨损表面相对高速条件下的比较光滑,速度较高时,磨损表面有大量空洞和裸露纤维,磨损表面粗糙不平滑,从速度较低到速度较高的过程中有磨损机制的转变,即从磨粒磨损到氧化蒸发侵蚀。 载流摩擦磨损过程中,C/C复合材料在电弧侵蚀下,沉积碳及碳纤维表面被气化,并在摩擦表面形成碳润滑膜。表面主要由基体碳和从摩擦盘转移过来的Cu组成。C/C复合材料在电弧侵蚀作用下其机理主要表现为氧化磨损和轻微的粘着磨损。


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