地铁受电弓碳滑板异常磨耗研究

为使碳滑板的磨耗及厚度处于正常范围,需要分析弓网接触压力、碳滑板材质、受电弓弓头结构和接触网拉出值对碳滑板异常磨耗的影响。受限于弓网系统自身的动态相互作用,弓网系统的设计与维护较为复杂。当碳滑板异常磨耗发生后,地铁运营公司需要投入人、财、物进行维保。由于济南轨道交通2号线运营周期较短,受电弓碳滑板异常磨耗事件暂未发生,为了给受电弓碳滑板异常磨耗的预防和维保提供技术支持,使其磨耗率控制在1.3×10^-4mm/km之内,基于国内各大城市地铁碳滑板异常磨耗事件统计数据,以重庆地铁6号线弓网拉弧事件作为案例借鉴,围绕碳滑板异常磨耗的影响因素展开理论研究。     

高速受电弓浸金属碳滑板载流摩擦磨损机制研究*

高速受电弓滑板面临高滑动速度、高电压、大电流等极限运行环境,运行环境的复杂性势必对滑板的使用寿命造成影响。为研究高速受电弓浸金属碳滑板载流摩擦磨损机制,通过对某高速列车受电弓浸金属碳滑板进行实车跟踪监测分析,得出高速受电弓滑板的真实工作条件,并通过扫面电子显微镜、电子探针、白光干涉仪对高速运行磨损后的浸金属滑板表面进行微观形貌分析、表面元素分布分析、表面粗糙度分析。结果显示：浸金属碳滑板的主要磨损机制为黏着磨损;浸金属碳滑板中间异常光亮的区域主要是由大量碳元素排列组成,且可能是由于滑板在进出站以及车辆段滑动时接触网未设置拉出,造成滑板中间磨耗较其他区域明显异常。磨耗后滑板表面成分分析可以得出,滑板表面氧元素原子占比较高,说明滑板表面发生了一定的氧化还原反应。     

双滑板受电弓磨耗的超声波检测方法

超声波检测滑板磨耗是以DSP TMS320LF2407A控制超声波传感器测量受电弓滑板的磨耗值,然后将获取的数据传输到检测主机.现在大部分电力机车都采用双滑板受电弓,因此超声波检测应能够检测前后两个滑板.在超声波检测单滑板受电弓的基础上,主要通过修改下位机的控制程序便可实现双滑板受电弓滑板的磨耗检测.     

基于机器学习的受电弓滑板磨耗预测模型

为研究受电弓滑板摩擦磨损性能的影响因素,根据磨耗演变规律对磨耗进行预测,采用置信区间估计法,确定滑板历史磨耗数据统计值上下界和基准训练集,建立机器学习的线性回归模型,以梯度下降法使代价函数趋于最小对模型进行优化。通过对该模型及方法的应用,预测滑板剩余厚度限集,并通过与某型车实测磨耗数据比较。结果表明：预测数据与实测基本一致,可为有效减少动车段对受电弓滑板维护工作量提供依据。     

组装式滑板对地铁接触线犁削磨损的影响

在弓网载流摩擦磨损实验台上,用直流恒流电源对组装式浸金属碳滑板以及银铜合金接触线进行摩擦磨损试验,研究组装式碳滑板的接缝间隙和滑板间高度差对地铁接触线犁削磨损及滑板异常磨耗现象的影响。试验结果表明:组装式碳滑板高度差会严重刮伤接触线,是接触线犁削磨损的主要原因,而接缝间隙仅会轻微划伤接触线;80 N以上的法向力会显著减小滑板的磨损率;接缝间隙较小时更容易刮伤接触线,造成犁削磨损。分析滑板磨损表面形貌发现:存在滑板间高度差时滑板会出现机械划痕,电气磨耗和接触线材料转移也比较严重。     

不同铜含量浸金属碳滑板的载流摩擦磨损性能

为研究不同铜含量的浸金属碳滑块的载流摩擦磨损性能,在环-块试验机上研究3种不同铜含量(铜质量分数分别为1.17%、27.8%、50.45%)浸金属碳滑板与铜银合金接触线在载流条件下的摩擦磨损性能,并比较不同电流情况下的材料磨损表面形貌的变化。结果表明:铜含量对浸金属碳碳滑板的摩擦磨损性能有不同的影响。其中铜质量分数为1.17%的材料在200 A小电流情况下整体磨耗量较小,但是在400 A大电流情况下,电弧热、焦耳热产生的500℃左右高温会导致材料气化、掉块,严重加剧材料的损耗;铜质量分数为50.45%的材料在小电流情况下磨耗最大,但材料的运行温度整体较低,即材料的散热性能较好;铜质量分数为27.8%的材料在小电流与大电流情况下综合磨损性能最好。与铜银合金线对磨时,铜含量较高的材料出现了较为明显的黏着磨损,铜含量越高的材料其黏着磨损现象越明显。     

电弧能量对碳滑板/铜接触线高速滑动摩擦磨损性能影响

在环-块式高速摩擦磨损试验机上,试验研究在交流电场和不同接触压力条件下电弧放电对纯碳滑板/铜接触线高速滑动摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:纯碳滑板/铜接触线的摩擦因数随着接触压力的增大而减小,无电流时,摩擦因数一般在0.38～0.59之间波动,有电流时,摩擦因数一般在0.27～0.57之间波动;随着接触压力的增大,电弧放电频率以及单个采样间隔时间内离线电弧放电能量随之减小;加载100 A电流时,纯碳滑板材料的磨损量高于无电流时滑板材料的磨损量,且磨损量随着接触压力的增大而逐渐减小;碳滑板的磨损率随电弧能量的增大而增大,呈比例关系。     

电压对碳滑板磨损性能和温升的影响

在受电弓/接触网高速载流摩擦磨损试验机上试验研究恒定电流及不同电压下,纯碳滑板与铜银合金接触线载流滑动摩擦时,接触压力和相对滑动速度对纯碳滑板磨损性能和温升的影响。试验结果表明:随着试验电压的增加,弓网间的电弧放电现象更加明显,燃弧时间更长,磨损率先急剧增大后趋于平缓,纯碳滑板的磨损率与温度表现出正强相关性。分析纯碳滑板磨损后的形貌可知:随着试验电压的增加,纯碳滑板的磨损先以机械磨损为主,然后转变为以电弧烧蚀和氧化磨损为主;纯碳滑板表面的电弧烧蚀坑增多且分布较均匀,烧蚀区面积增大。     

120～170 km/h条件下碳滑板/铜接触线摩擦磨损性能试验研究

在环-块式高速摩擦磨损试验机上,试验研究电流I=100～300 A、滑动速度v=120～170 km/h和法向载荷Fn=100～200 N条件下纯碳滑板/铜接触线的摩擦磨损性能.结果表明:无电流时,碳滑板磨损率很低,一般不超过0.001 4 g/km,但摩擦因数较高,一般在0.30以上.加入电流后,碳滑板的磨损率明显增加,达到无电流时磨损率的10倍多;而摩擦因数明显降低,一般在0.24～0.30间波动.观察碳滑板磨损形貌发现,无电流时磨痕面积较小,随着电流的增加磨痕面积不断增大;且磨损面出现电弧烧蚀的黑色流线和麻点.滑动速度、法向载荷对碳滑板摩擦磨损性能影响较小,而电流作用引起的高温磨损和电弧烧蚀是导致碳滑板材料磨损加剧的主要因素.     

滑板倾斜对碳滑板/纯铜接触线高速滑动摩擦磨损性能的影响

使用环-块式高速摩擦磨损试验机,试验研究在交流电场中滑板倾斜对电弧放电以及碳滑板/纯铜接触线高速滑动摩擦磨损性能的影响。结果表明,电流为100 A时,碳滑板材料的磨损量随着接触压力和滑板倾斜角度的增大而逐渐减小,试验盘每转平均放电能量也随着接触压力和滑板倾斜角度的增大而逐渐减小,碳滑板磨损率随着电弧能量的增大而增大;当滑板有倾斜角时,在弓网电滑动摩擦过程中会出现受电弓与接触线分离的状态,且滑板倾角越大,分离的时间就越长,这种现象影响列车受流质量和运行平稳性。因此实际弓网系统中要避免滑板倾斜角过大,滑板倾角应小于2°。     

几种受电弓滑板/接触线材料载流摩擦磨损行为的比较

在销-盘摩擦磨损试验机上研究浸金属碳/纯铜、纯碳/不锈钢、浸金属碳/不锈钢、纯碳/纯铜4种受电弓滑板/接触线的载流摩擦磨损性能。结果表明:浸金属碳/纯铜的摩擦因数比其他3对配副的摩擦因数都大,且其配副的碳滑板材料磨损量比其他3对配副的磨损量都高;4对配副的主要磨损机制是电弧烧蚀、磨粒磨损和氧化磨损,而浸金属碳/纯铜还出现黏着磨损。浸金属碳/纯铜因磨损严重,且电滑动中发出异常噪声,应避免作为受电弓滑板/接触线材料。     

二氧化碳气氛下钢铜摩擦副摩擦磨损特性研究

应用MMS-1G销盘式高温高速摩擦磨损试验机,研究了二氧化碳气氛条件下CrNiMo钢/H96黄铜配副的干滑动摩擦磨损特性。结果表明:摩擦因数随着载荷和速度的增加而减小;磨损率随着载荷和速度的增加而增加,在逐步增加速度与载荷的过程中,存在着摩擦磨损机制的转变,CrNiMo钢的磨损机制主要表现为粘着磨损和磨粒磨损。     

42CrMo合金钢耐磨粒磨损性能研究

研究了42CrMo合金钢的磨粒磨损行为与机制;探讨了载荷、速度等参数对其磨损性能的影响规律。研究结果表明：42CrMo的磨损量随着载荷的增加而增大,且载荷超过50N后,磨损曲线出现明显的拐点,表明磨损失重随载荷的加大而增加的趋势有所减缓;随着速度的提高磨损量呈增加趋势,尤其在高载荷的条件下该趋势更为明显。42CrMo的主要磨损机理是微观切削和多次塑变磨损,且在重载高速时,还伴有微观断裂磨损现象。     

表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响

通过环-块式摩擦磨损试验研究了表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损形貌及机制。结果表明:其摩擦因数与电弧行为密切相关,无电弧时摩擦因数曲线平滑;对磨环的表面粗糙度越大越容易产生电弧,电弧的烧蚀导致块试样的磨损加剧;不同表面粗糙度下均存在临界起弧法向压力,且随着表面粗糙度的增大而增大;载流摩擦副的磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损、电弧烧蚀及材料转移。     

全油膜润滑条件下磨粒磨损特性的实验研究

本文应用最新研制的ＭＭＵ－５型流体润滑摩擦磨损试验机，对全油膜润滑条件下三体磨粒磨损的特性进行了一些实验研究。     

钢板微观表面质量控制理论与技术研究进展

分析给出钢板表面质量缺陷的分类及描述,重点阐释与表面微观形貌相关的钢板微观表面质量缺陷;结合钢板微观表面质量控制的工艺原理,综述国内外针对钢板微观表面质量生成与控制的关键——钢板表面微观形貌的表征与轧制转印生成、轧辊表面微观形貌的磨损演变、钢板表面的视觉美观性和涂镀黏附性与冲压储油性的描述与建模等方面的重要研究进展及成果;分析总结目前钢板微观表面质量的理论研究与生产实践中存在的主要问题,提出进一步开展钢板微观表面质量控制理论与技术研究的若干建议,展望当前在我国着力开展钢板微观表面质量研究的科学意义和应用前景。