| 运行工况对碳刷/集电环摩擦副表面膜形成的影响 |
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| 引用本文： | 秦红玲,王锦涛,李洪波,赵新泽,易静雯,赵益俊,任志英.运行工况对碳刷/集电环摩擦副表面膜形成的影响[J].表面技术,2023,52(9):178-188. |
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| 作者姓名： | 秦红玲 王锦涛 李洪波 赵新泽 易静雯 赵益俊 任志英 |
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| 作者单位： | 三峡大学 机械与动力学院，湖北 宜昌 443002;福州大学 机械工程及自动化学院，福州 350116;长江电力检修厂，湖北 宜昌 443002;重庆华能水电设备制造有限公司，重庆 404100 |
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| 基金项目： | 摩擦学国家重点试验室开放基金项目(SKLTKF19B09);固体润滑国家重点试验室开放基金项目(LSL-1909) |
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| 摘 要： | 目的 解决水轮发电机组碳刷/集电环组件接触界面表面膜形成困难和容易破损的问题。方法 在分析载流摩擦表面膜层成因的基础上，采用某水轮发电机组所用的碳刷及集电环配副，在同尺寸水轮发电机组碳刷/集电环模拟试验台进行相似性试验，用四探针方阻仪表征表面膜层的氧化情况，研究电流密度、速度、温度、载荷对集电环表面膜生成的影响。结果 碳刷与集电环形貌磨合大约需要200 min，随后表面膜逐渐形成。在4、8 m/s转速下，正极集电环表面方阻的最大值可达到0.6 mΩ，在12 m/s转速下正极集电环表面方阻的最大值可达到25 mΩ。电流提高了摩擦副的温度，有利于氧化反应的进行，但过高的温度会导致摩擦表面水分子脱附，从而严重磨损表面膜。负极碳刷的温度普遍高于正极碳刷。弹簧压力分布不均会导致碳刷载流分配不均，更易引发负极碳刷出现高温，损坏表面膜。在12 m/s转速、800 A电流工况下，表面膜的生成速度相对最快。结论 表面膜主要由石墨层和氧化物层组成，在表面膜的形成过程中，碳刷与集电环间的接触电阻在前期以收缩电阻为主，在后期以膜层电阻为主。膜层电阻主要受到膜层厚度的影响。转速是影响表面膜生成速率的主要因素。高温是造成表面膜破坏的直接原因。
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| 关 键 词： | 载流摩擦磨损 水轮发电机组 碳刷/集电环 表面膜 形成机理 |
| 收稿时间： | 2022/9/14 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2023/2/24 0:00:00 |
Effect of Operating Conditions on Friction Surface Film Formation of Carbon Brush/Slip Ring Assemblies |
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| QIN Hong-ling,WANG Jin-tao,LI Hong-bo,ZHAO Xin-ze,YI Jing-wen,ZHAO Yi-jun,REN Zhi-ying.Effect of Operating Conditions on Friction Surface Film Formation of Carbon Brush/Slip Ring Assemblies[J].Surface Technology,2023,52(9):178-188. |
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| Authors: | QIN Hong-ling WANG Jin-tao LI Hong-bo ZHAO Xin-ze YI Jing-wen ZHAO Yi-jun REN Zhi-ying |
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| Affiliation: | College of Mechanical & Power Engineering, China Three Gorges University, Hubei Yichang 443002, China;School of Mechanical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350116, China;China Yangze Power Maintenance Plant, Hubei Yichang 443002, China;Chongqing Huaneng Hydro Equipment Manufacturing Co., Ltd., Chongqing 404100, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | current-carrying friction hydro-generator carbon brush/slip ring surface film formation mechanism |
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