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滑动摩擦条件下电弧对Cu/QCr0.5载流摩擦磨损性能的影响

王一帆  
【摘要】:本文以紫铜/铬青铜为摩擦副,模拟电力机车弓网系统的服役条件,在HST-100高速载流摩擦磨损试验机上进行载流摩擦磨损试验。探讨电弧燃弧率、电弧能量以及载流质量之间的关系,分析速度、电流和载荷对电弧燃弧率、电弧能量以及摩擦磨损性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察摩擦表面形貌及表面成分变化,探讨不同参数下的载流摩擦磨损机制。研究结果表明,电弧根据其燃烧位置分为小电弧和大电弧。试验中通过高速摄像机和光敏三级管采集的电弧形貌可知,电弧具有随机性和运动性。电弧具有导电性,电弧可能导致电流波形发生畸变。不同电流条件下,燃弧率与载流质量具有密切相关性,燃弧率和电弧能量增大,载流效率降低,载流稳定性变好,但材料的磨损率增大。在一定载荷条件下,电流和速度增大,电弧的燃弧率和电弧能量均增大。由于电流主要是影响摩擦副表面的温度,因此电流增大,其摩擦因数降低,磨损率增大,其磨损也由小电流时的大粘着磨损转变成大电流时的小粘着磨损;而速度增大,摩擦表面因摩擦副间的冲击和振动而变粗糙,因此摩擦因数和磨损率增大,电弧侵蚀也增大。电流和速度一定的条件下,载荷增加,摩擦副间的实际接触面积增大,电弧的燃弧率降低,电弧能量降低,摩擦表面的粘着磨损增大,摩擦因数和磨损率均增大。通过对紫铜载流摩擦磨损后的表面微观分析知,紫铜的磨损机制主要有粘着磨损、塑性变形、电弧侵蚀、熔融堆积以及氧化磨损。


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