滑动电接触磨耗机理研究与实验机性能改进

论文摘要

电气化铁路中电力机车能否获得足够的牵引力并可靠地运行,取决于受电弓滑板能否从接触网系统中获得稳定的电流。因此在铁路高速化进程中,必须研究解决受电弓滑板与接触网导线的滑动电接触问题。本文以电气化铁路为研究背景,将受电弓滑板作为主要研究对象,对滑动电接触磨耗机理展开了深入的研究。利用自行研制的滑动电接触磨耗实验机,研究了浸铜碳滑板和铜锡合金导线之间的磨耗特性和载流特性,并进行机理分析。得出以下结论:随着接触压力的增大磨耗率呈先减小后增大的U字形变化趋势,发现存在最优接触压力使磨耗率最小。摩擦系数的平均值随着接触压力的增大呈现增大的趋势。而且随着接触压力的增大,摩擦稳定性增强,受流稳定性不断提高。磨耗率随着滑动速度和接触电流的增大呈现增大的趋势。随着滑动速度的增加,摩擦稳定性降低,受流稳定性变差。随着接触电流的增大,摩擦系数、磨耗率和接触点温度均呈现增大的趋势。对滑动电接触磨耗实验机进行性能改进。改进的实验机提高了转动盘的动平衡性能和横向移动台的跟随性能,并且增加了滑板与接触网导线接触点的温度检测部分。同时设计了基于LabVIEW的上位机界面和数据处理系统。对滑动电接触磨耗机理的研究,有助于清醒的认识弓网系统需要解决的问题,促进弓网系统的维护和设备制造水平的提高,为滑板的设计生产与应用提供理论指导。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 滑动电接触的研究背景及意义
• 1.2 滑动电接触研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 2 弓网系统滑动电接触理论
• 2.1 弓网系统的滑动电接触原理
• 2.2 接触电流的传导方式
• 2.3 弓网系统的接触压力
• 2.4 弓网系统的接触电阻
• 2.5 弓网系统的接触表面的温升
• 2.6 受电弓滑板和接触导线材料的性质
• 2.7 受电弓滑板的工作条件及基本要求
• 2.8 强电流作用下的滑动电接触的影响因素
• 3 滑动电接触磨耗机理研究
• 3.1 实验设备和实验条件
• 3.1.1 实验设备
• 3.1.2 实验材料
• 3.1.3 实验条件
• 3.2 载流摩擦行为的研究
• 3.3 接触压力对磨耗机理的影响
• 3.3.1 接触压力对磨耗特性的影响
• 3.3.2 接触压力对载流特性的影响
• 3.3.3 磨损表面分析
• 3.3.4 机理分析
• 3.4 滑动速度对磨耗机理的影响
• 3.4.1 滑动速度对磨耗特性的影响
• 3.4.2 滑动速度对载流性能的影响
• 3.4.3 磨损表面分析
• 3.3.4 机理分析
• 3.5 接触电流对磨耗机理的影响
• 3.5.1 摩擦系数
• 3.5.2 磨耗率
• 3.5.3 接触温度
• 3.5.4 载流分析
• 4 滑动电接触实验机性能改进
• 4.1 改进滑动电接触实验机的必要性
• 4.2 滑动电接触实验机技术指标
• 4.3 改进实验机机械部分的研制
• 4.3.1 主传动轴的研制
• 4.3.2 实验机转动盘的研制
• 4.3.3 实验机转盘压环的研制
• 4.3.4 实验机移动台及移动台底座的研制
• 4.4 改进实验机电气部分的研制
• 4.4.1 驱动电机的选择
• 4.4.2 变频器的选择
• 4.4.3 变频器控制电路
• 4.4.4 接触电流和接触电压的测量
• 4.4.5 接触温度的测量
• 4.4.6 滑板磨耗量的测量
• 4.5 上位机软件设计
• 4.6 实验机现场调试
• 结论
• 参考文献
• 附录A 下位机电路图
• 作者简历
• 学位论文数据集