电力机车受电弓滑板研究进展

从电力机车受电弓对滑板材料的技术要求入手,接合国内外受电弓滑板材料的发展,分析了电力机车受电弓滑板的研究状况和发展趋势。     

炭化温度对层状结构受电弓滑板性能的影响

研究了不同的炭化温度对层状结构受电弓滑板性能的影响。将受电弓滑板在400、600、800℃的氮气气氛中进行热处理,通过测试受电弓滑板的密度、耐温性、导电性、抗冲击性和耐磨性能,讨论了炭化温度对其性能的影响;利用SEM观察磨损表面,分析磨损机理。结果表明层状结构受电弓滑板的密度随炭化温度的升高而减小;当炭化温度高于600℃时,受电弓滑板表现出良好的耐温性。炭化提高了材料的导电性,但冲击强度和耐磨性随炭化温度的升高而降低;炭化温度较低时,受电弓滑板的磨损机制为粘着磨损为主,当炭化温度较高时,磨粒磨损和粘着磨损成为主要的磨损形式;确定最佳炭化温度为600℃,该温度下炭化处理后具有较好的综合性能,符合TB/T 1842.2-2002标准的相关规定。     

基于LabVIEW和2D激光扫描的受电弓滑板磨耗测量

设计了一种基于LabVIEW和激光雷达扫描的受电弓滑板磨耗测量方法和装置。使用2D激光雷达扫描受电弓滑板，通过对激光测量数据分析提取滑板上表面横截曲线，并通过线性拟合矫正曲线以解决降弓测量时滑板倾斜问题，通过对比初始数据和磨耗后数据得到磨耗值。经过反复测试，这种测量方法和测量装置满足降弓状态下全滑板磨耗精确测量要求，测量精度高，测量重复性好。     

新型高性能电力机车受电弓滑板的研究

通过分析当前电力机车受电弓滑板存在的各种问题,用粉末冶金法研制出一种新型的受电弓滑板.该滑板由铜、碳纤维和石墨等构成.分析了成形压力、烧结温度对滑板性能的影响,对其导电性、摩擦、磨损性能及冲击韧性进行了检测,并与当前正在使用的受电弓滑板进行了对比.结果表明:该新型滑板的最佳制备工艺条件为(含量)铜78%,碳纤维2%,石墨15%,添加剂5%,成形压力为200MPa,烧结温度为880℃.该滑板不仅电阻率低,而且其摩擦、磨损及冲击韧性等性能也优越于当前正在使用的受电弓滑板.与国外浸金属碳滑板Rh82Mb相比,其摩擦系数降低20%,磨损量减少1.3%,冲击韧性提高1.7倍,导电性增强65倍.     

层状结构受电弓滑板制备工艺的研究

采用正交试验方法优化受电弓滑板的制备工艺,通过测试滑板的冲击性能、电阻率、磨损性能,确定其最佳制备工艺;利用电子探针对磨损后的表面进行了观察,并分析了受电弓滑板的磨损机理.结果表明,受电弓滑板的主要磨损形式是粘着磨损及磨粒磨损,模压温度和加压时机对滑板的综合性能影响较大.分析得到最佳制备工艺参数为:模压温度T=170℃,单位厚度保压时间t=5min/mm,压力P=60MPa,加压时机t_p=3min.     

受电弓滑板载流磨损行为及其磨损面微结构研究进展

受电弓滑板是电力机车将电网电流取为己用的滑动电接触部件,滑板/接触线磨损过程涉及非常规工况或极端工况下的摩擦学问题。研究受电弓滑板载流磨损行为及其磨损面微结构的演变规律是提高滑板材料耐磨性能的关键。综述了受电弓滑板材料的载流磨损行为及其磨损面微结构特征的研究现状,重点阐述了在电弧侵蚀作用下滑板材料磨损面微结构的变化及其对应的磨损机制。提出探究磨损面精细结构的演变是掌握摩擦副的磨损机理和调控其磨损行为的关键。     

电力机车受电弓滑板的研究状况及发展趋势

电力机车受电弓滑板是一种重要的滑动集电元件，对受电弓滑板的发展历史、现状及趋势作了比较全面的综述。     

铜基受电弓滑板材料抗拉强度和冲击韧性研究

为了制备具有优良力学性能的C／Cu复合材料，采用传统的粉末冶金（PM）方法，首次将受电弓滑板中C的质量分数提高到8％（石墨粒径为295μm和495μm)，分析了压制压力、保温时间和烧结温度对其抗拉强度和冲击韧性的影响，研究了石墨粒径和镀铜石墨对受电弓滑板材料性能的影响。研究结果表明：增大压制压力，可提高铜基受电弓滑板材料最终烧结件的抗拉强度；延长烧结保温时间，则降低烧结件的抗拉强度；烧结温度过高或过低对烧结件抗拉强度和冲击韧性不利；石墨粒径对铜基受电弓滑板材料性能的影响很大；石墨表面镀铜，可改善铜基受电弓滑板材料的烧结过程，提高其抗拉强度和冲击韧性，但是不改变材料的断裂机制。     

具有随机传递函数的滤清器的噪声预测

应用矩阵摄动理论、矩阵微分理论、Kronecker代数和矩阵函数的二阶矩技术,提出具有随机传递函数的滤清器的噪声分析方法。在考虑有关大气介质的不确定因素情况下,在时间和空间域内清晰地描述了具有随机传递函数的滤清器的随机响应,并获得了具有随机传递函数的滤清器出声口处随机响应前二阶矩的A计权声级。     

基于振动信号时频分解-样本熵的受电弓裂纹故障诊断

构建了基于时频分解-样本熵测度的受电弓振动信号故障特征提取模型。对振动信号进行聚合经验模态分解,接着对分解得到的本征模态函数计算参数优化后的样本熵特征。将获取的故障特征输入基于粒子群参数优化的支持向量机(PSO-SVM)进行受电弓故障识别分析。结果发现,基于受电弓顶管振动信号的EEMD样本熵故障诊断效果较好,而碳滑板振动信号诊断效果较差。针对这一特点,利用二代小波样本熵进行优化,进一步提高了碳滑板振动信号故障诊断结果,验证了现代时频分析算法与信息熵联合的诊断方法在受电弓振动信号特征提取与故障诊断的可行性与有效性。     

高速列车过隧道对弓网动力学影响分析

为研究高速列车通过隧道时产生的受电弓空气动力学效应对弓网动力学性能的影响,分别建立了受电弓/高速列车空气动力学仿真模型和弓网耦合系统动力学模型。采用滑移网格技术实现了高速列车运动,通过有限体积法求解三维瞬态可压缩Navier-Stokes方程和 两方程湍流模型,计算了列车速度为350km/h通过隧道时受电弓的气动抬升力,对考虑和未考虑列车通过隧道产生的受电弓气动抬升力作用时的弓网动力学响应进行了对比分析。计算结果表明,受电弓气动抬升力在隧道入口和出口时出现峰值,隧道内的气动抬升力较明线上大;通过隧道时产生的受电弓气抬升力变化对弓网接触压力和接触线抬升位移具有显著影响,导致受流质量变差。     

连续炭纤维增强受电弓滑板致密化及其性能

滑动受流条件下,树脂基滑板材料的温升会影响滑板使用的稳定性。采用炭化-液相浸渍法对滑板进行热稳定性及致密化处理,系统分析了热处理前后滑板性能的变化,并对致密化效果进行评价,利用磨损表面扫描图像分析摩擦磨损机理。结果表明:经过800℃热处理后,滑板的耐温性提高;热处理及浸渍后,受电弓滑板试样电阻率明显减小,热处理之后电阻率降低约100%;冲击强度降低,摩擦因数增大,体积磨损量增加;经过4次致密化处理后,滑板的气孔率下降约45%;冲击性能和摩擦磨损性能有所提高;未热处理的受电弓滑板在摩擦过程中主要的机械磨损形式是磨粒磨损和黏着磨损;热处理后磨粒磨损是主要磨损形式。     

计算二维矩形声腔传递矩阵及传递函数的声源模型探讨

计算二维矩形声腔传递矩阵的点源模型已在实际工程中取得了广泛应用，但是点源模型本身的奇异性使得传递矩阵的计算不精确。首先全面分析了线声源和面声源模型的声压收敛情况，证明线源和面源可以用来计算传递矩阵。然后详细讨论了点源和面源模型计算传递函数的区别，得出结论：面源模型更适合用于二维模型计算传递矩阵，收敛更快，可以消除点源模型计算的奇异性；点源模型可以计算体积流量的传递函数，但是计算压力传递函数会引起较大误差，这时需要用到面源模型。     

横风环境中弓网动力学性能分析

为研究横风对弓网动力学性能的影响,基于AR模型的线性滤波法和Davenport风速谱,构建了受电弓-接触网系统的随机风场,获得了作用于受电弓和接触网的风速时程;建立受电弓/高速列车空气动力学仿真模型,采用计算流体力学方法求解了列车运行速度为300 km·h-1,不同横风速度下的受电弓气动抬升力,从而得到横风平均速度为20 m·s-1时,受电弓气动抬升力时程;采用三维弓网耦合动力学模型,系统分析了横风对弓网动力学的影响规律。研究表明,横风使得受电弓的气动抬升力变大,并与横风速度的平方成正比;受电弓气动抬升力的增加和波动,使得接触压力平均值以及标准差变大;接触网产生的风致振动改变了弓网之间的接触状态,导致接触压力波动范围变大,因此,列车在横风环境中运行时,不仅增大了弓网接触压力从而加剧了受电弓滑板和接触线的磨耗,而且使得接触压力最小值减小以及标准差增大,导致弓网受流质量显著降低。     

非自伴随振动系统的模态参数识别问题

本文研究了n个自由度的质量、刚度、阻尼矩阵都不对称的所谓非自伴随振动系统的特征问题,讨论了它与自伴随系统的差别,应用它与伴随系统的双正交性,状态向量方程仍能去耦简化为2n 个单自由度方程,在此基础上求得了在任意激振力下系统的瞬态响应,导出了传递函数的表达式,并研究了该系统的模态试验和模态参数识别方法,指出其试验和计算工作量与自伴随系统一样,但是只能应用传递函数矩阵的某一列元素的试验数据。     

冲击作用下基座响应的冲击谱简便计算方法研究

冲击作用下设备安装基座响应的冲击余谱的一般计算方法是先计算冲击作用下设备安装基座的时域响应,再计算安装基座响应的冲击余谱.本文提出了一种简便计算方法,该方法先计算冲击信号冲击余谱,然后利用该冲击余谱及安装基座的传递函数求得安装基座响应的冲击余谱.从而对于一些简单冲击信号可大大提高计算速度.在低频段,可采用有限元法获得安装基座的传递函数;在高频段,可采用统计能量法获得安装基座的传递函数.     

碳纤维增强受电弓滑板的性能表征

采用改性酚醛树脂为粘结剂,连续碳纤维和短切纤维为增强相,铜为导电相,石墨为润滑相,利用热压技术制备碳纤维增强受电弓滑板.对试样进行电阻测试、冲击试验以及磨损试验,利用SEM对冲击断面和磨损形貌进行观察.结果表明,连续碳纤维增强滑板的冲击性能和耐磨性明显优于短切纤维增强滑板;碳纤维含量对滑板的机械性能影响较大;纤维与树脂...     

流体激发结构振动响应预测模型及激振力的识别

本文引入模态分析方法用以建立流体诱发结构振动的应变响应予测模型。具体讨论了处于横向流作用下的单根圆柱的振动应变响应问题,推导了用模态参数表达的应变传递函数矩阵及应变响应的表达式,叙述了应用电阻应变计来测量应变响应和应变传递函数的方法。在此基础上,测量了在某一流场条件下的振动应变响应,据此识别了流体激励力谱。实验结果表明,在雷诺数为10~4左右时,流体的激振力主要来自旋涡脱落,湍流脉动所起作用则较小。     

电力机车入库受电弓滑板磨耗检测

根据光学三角测量法的原理,设计了一套测量机车受电弓滑板磨耗的装置。该装置包括检测、电源和控制三大部分,检测部分是主体,由检测手臂、磨耗编码器、激光距离检测传感器和中心线光电传感器组成。装置在计算机的控制下对滑板进行自动检测,测量结果经软件处理后得到磨耗曲线。应用结果表明,该装置的磨耗检测精度为 0.5mm,达到了铁道部的技术指标。     

利用频率响应函数求设备对基座激励的实验验证

本文用模拟实验验证了通过测量基座的响应和系统的传递函数矩阵来确定设备对基座的激励这一方法。实验结果表明，该方法是可行的，操作简单，具有一定的准确性本文不分析了造成误差的主要原因。